Осборн Рейнольдс - Osborne Reynolds

Профессор Осборн Рейнольдс ФРС
Осборн Рейнольдс в 1903 году
Родившийся	( 1842-08-23 )23 августа 1842 г. Белфаст , Ирландия
Умер	21 февраля 1912 г. (1912-02-21)(69 лет) Уотчет , Сомерсет, Англия
Национальность	Соединенное Королевство Великобритании и Ирландии
Альма-матер	Куинс-колледж, Кембриджский университет Виктории, Манчестер
Известен	Гидродинамика , число Рейнольдса
Награды	Королевская медаль (1888 г.) Медаль Далтона (1903 г.)
Научная карьера
Поля	Физика , Машиностроение

Осборн Рейнольдс FRS (23 августа 1842 - 21 февраля 1912) был новатором ирландского происхождения в понимании динамики жидкости . Отдельно, его исследования теплообмена между твердыми телами и жидкостями привели к усовершенствованию конструкции котла и конденсатора. Он провел всю свою карьеру в том, что сейчас является Манчестерским университетом .

Жизнь

Осборн Рейнольдс родился в Белфасте и вскоре после этого переехал со своими родителями в Дедхэм, Эссекс . Его отец работал директором школы и священником, но был также очень способным математиком с большим интересом к механике. Отец получил ряд патентов на улучшение сельскохозяйственного оборудования, а сын считает, что он был его главным учителем в детстве. Рейнольдс рано проявил склонность и склонность к изучению механики. В подростковом возрасте, за год до поступления в университет, он пошел подмастерьем в мастерскую Эдварда Хейса, известного судостроителя в Стони Стратфорд , где получил практический опыт изготовления и оснащения прибрежных пароходов (и таким образом получил раннее понимание практической ценности понимания гидродинамики).

Осборн Рейнольдс учился в Куинз-колледже в Кембридже и окончил его в 1867 году, став седьмым специалистом по математике. Он решил изучать математику в Кембридже, потому что, по его собственным словам в заявлении 1868 года о приеме на должность профессора: «С самого раннего воспоминания я испытывал непреодолимую симпатию к механике и физическим законам, на которых основана механика как наука ... «Мое внимание привлекли различные механические явления, для объяснения которых я обнаружил, что знание математики необходимо». В течение года, сразу после окончания Кембриджа, он снова занял должность в инженерной фирме, на этот раз в качестве практикующего инженера-строителя в системе транспортировки сточных вод Лондона ( Кройдон ). В 1868 году он был назначен профессором инженерии в Колледже Оуэнса в Манчестере (ныне Манчестерский университет ), став в этом году одним из первых профессоров в истории британского университета, получившим звание «Профессор инженерии». Эта профессура была недавно создана и профинансирована группой промышленных промышленников в районе Манчестера, и они также сыграли ведущую роль в выборе 25-летнего Рейнольдса на эту должность.

Рейнольдс оставался в колледже Оуэнс до конца своей карьеры - в 1880 году колледж стал составной частью недавно основанного Университета Виктории . Он был избран членом Королевского общества в 1877 году и награжден Королевской медалью в 1888 году. Он вышел на пенсию в 1905 году и умер от гриппа 21 февраля 1912 года в Уотчете в Сомерсете . Он был похоронен в церкви Святого Декумана, Уотчет .

Гидравлическая механика

Эксперимент Рейнольдса по гидродинамике в трубах

Наблюдения Рейнольдсом природы потока в его экспериментах

Рейнольдс наиболее широко изучал условия, в которых поток жидкости в трубах переходит от ламинарного к турбулентному . В 1883 году Рейнольдс продемонстрировал переход к турбулентному потоку в классическом эксперименте, в котором он исследовал поведение потока воды при различных расходах, используя небольшую струю окрашенной воды, вводимую в центр потока в большей трубе.

Большая труба была стеклянной, чтобы можно было наблюдать за поведением слоя окрашенного потока, а на конце этой трубы был клапан регулирования потока, используемый для изменения скорости воды внутри трубы. Когда скорость была низкой, окрашенный слой оставался отчетливым по всей длине большой трубки. Когда скорость увеличивалась, слой разрушался в заданной точке и распространялся по поперечному сечению жидкости. Точка, в которой это произошло, была точкой перехода от ламинарного течения к турбулентному.

В результате этих экспериментов было получено безразмерное число Рейнольдса для динамического подобия - отношение сил инерции к силам вязкости . Рейнольдс также предложил то, что сейчас известно как усреднение по Рейнольдсу турбулентных потоков, когда такие величины, как скорость , выражаются как сумма средних и флуктуирующих компонентов. Такое усреднение позволяет «объемно» описать турбулентный поток, например, используя усредненные по Рейнольдсу уравнения Навье – Стокса .

Вклад Рейнольдса в механику жидкостей не остался незамеченным конструкторами кораблей («военно-морскими архитекторами»). Возможность сделать небольшую миниатюрную модель корабля, и извлечь полезную прогностическую информацию относительно полного размера судна, напрямую зависит от экспериментатора применения Рейнольдса принципы турбулентности на сопротивление трения вычислений, наряду с правильным применением Фруд «с теории энергии и распространения гравитационных волн. У самого Рейнольдса был ряд статей, касающихся дизайна кораблей, опубликованных в « Труды Института военно-морских архитекторов» .

Публикации

Его публикации по гидродинамике начались в начале 1870-х годов. Его последняя теоретическая модель, опубликованная в середине 1890-х годов, по-прежнему является стандартной математической структурой, используемой сегодня. Примеры названий из его самых новаторских отчетов:

Другая работа

Рейнольдс опубликовал около семидесяти отчетов о научных и технических исследованиях. Когда к концу его карьеры они были переизданы как сборник, они заполнили три тома. Каталог и краткое их описание можно найти во Внешних ссылках . Помимо гидродинамики, рассматривались такие области, как термодинамика, кинетическая теория газов, конденсация пара, винтовая гребная установка корабля, судовая двигательная установка турбинного типа, гидравлические тормоза, гидродинамическая смазка и лабораторное оборудование для лучшего измерения механического эквивалента Джоуля. нагревать. За свою работу по смазке Дункан Доусон назвал его одним из 23 «людей трибологии» .

Одним из предметов, которые Рейнольдс изучал в 1880-х годах, были свойства гранулированных материалов , в том числе дилатантных материалов. В 1903 году появилась его 250-страничная книга «Субмеханика Вселенной» , в которой он попытался обобщить механику гранулированных материалов, чтобы она «способна объяснить все физические свидетельства, как мы их знаем, во Вселенной». Его цель, по-видимому, состояла в том, чтобы построить теорию эфира, который он считал находящимся в жидком состоянии. Эти идеи было чрезвычайно трудно понять или оценить, и в любом случае они были вытеснены другими достижениями в физике примерно в то же время.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Аллен, Джек; Макдауэлл, Дональд Малкольм; Джексон, JD (1970). Осборн Рейнольдс и машиноведение Сегодня: Документы , представленные на Осборна Рейнольдса Столетнем Симпозиума, Университет Манчестера, сентябрь 1968 года . Издательство Манчестерского университета. ISBN 978-0-7190-0376-9.
• Berthe, D .; Dowson, D .; Godet, M .; Тейлор, CM (1987). Смазка жидкой пленкой - столетие Осборна Рейнольдса . Эльзевир. ISBN 978-0-08-087575-0.

Внешние ссылки

• О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , "Осборн Рейнольдс" , архив истории математики MacTutor , Сент-Эндрюсский университет.
• Рейнольдс Инженер
• Рейнольдс Ученый
• Б. Лаундер - Осборн Рейнольдс (1842–1912) на YouTube