《化工原理科學(xué)家》PPT課件

1、 化工原理科學(xué)家2022/7/26安理教授課件傅立葉2022/7/26安理教授課件1、傅立葉（17681830） 傅立葉是一個法國數(shù)學(xué)家，他的論文“傳熱理論的分析與研究”對數(shù)學(xué)物理學(xué)產(chǎn)生的了很大影響。依據(jù)他的研究，固體中的導(dǎo)熱現(xiàn)象能通過無窮數(shù)學(xué)級數(shù)來表示，即以他的名字命名的傅立葉級數(shù)。他通過對典型導(dǎo)熱現(xiàn)象的分析研究，打打促進了數(shù)學(xué)物理學(xué)的發(fā)展。這些研究也就是圍繞許多自然現(xiàn)象，比如太陽黑子、潮汐、大氣氣候等，一直以來我們說的邊界問題的求解。他的研究對這個理論的實際應(yīng)用產(chǎn)生很大的影響，其中，現(xiàn)代數(shù)學(xué)就是其中的一個分支。 2022/7/26安理教授課件傅立葉是一個裁縫的兒子，早在他小學(xué)時就對數(shù)學(xué)產(chǎn)生

2、濃厚的興趣。后來他也曾在他的母校擔(dān)任數(shù)學(xué)教師。法國革命的浪潮中，他投身于政治，從此以后，它的生活一直充滿了冒險。1794年，法國cole Normale 學(xué)校建立，他成為該學(xué)校第一批學(xué)生之一。次年，他在該學(xué)校任教，同年加入學(xué)校教授會，并成為數(shù)學(xué)家協(xié)會的一成員。 1798年，傅立葉和其他隊員一起，陪同拿破侖遠征埃及。1801年，他開始著手大范圍研究埃及古跡，并在1798年拿破侖建立于Cairo研究所擔(dān)任三年秘書，他在工程技術(shù)以及外交任務(wù)方面都提出許多意見?；貒?，他被任命出版了大量的有關(guān)埃及的刊物。1809年拿破侖封他為男爵。1815年，拿破侖垮臺，此后傅立葉在巴黎過了一段平靜的學(xué)術(shù)研究生活。1

3、817年，他被選為科學(xué)院院士，1822年，擔(dān)任科學(xué)院常任秘書。2022/7/26安理教授課件傅立葉于1807年開始他的學(xué)術(shù)論文寫作，并提出求解偏微分方程的分離變量法和可以將解表示成一系列任意函數(shù)的概念。于1822年完成論文，發(fā)表了著名論著“熱的解析理論”，這一著作奠定了導(dǎo)熱的理論基礎(chǔ)，描述導(dǎo)熱的定律就是以他的名字命名的。他論文的研究結(jié)果標(biāo)明：可以用一個偏微分方程來表示固體中的二維導(dǎo)熱現(xiàn)象，即： 式中，u為任意時間坐標(biāo)點（x，y）處的溫度，k為材料的導(dǎo)溫系數(shù)，是一個恒定的物理量?，F(xiàn)在地問題是要找出一個特定的溫度，比如，對于一個無限大的導(dǎo)熱平板，如果在t0時刻給定了平板邊界處的溫度。這個問題可視為

4、一個一維導(dǎo)熱問題，傅立葉采用如下的方程來描述： 2022/7/26安理教授課件傅立葉畢生都致力于導(dǎo)熱現(xiàn)象的數(shù)學(xué)表示研究以及確定這些代數(shù)方程根的研究。傅立葉被公認為導(dǎo)熱理論的奠基人。2022/7/26安理教授課件普朗特（18751953），德國物理學(xué)家，近代力學(xué)奠基人之一。1875年2月4日生于弗賴辛，1953年8月15日卒于格丁根。他在大學(xué)時學(xué)機械工程，后在慕尼黑工業(yè)大學(xué)攻彈性力學(xué)，1900年獲得博士學(xué)位。1901年在機械廠工作，發(fā)現(xiàn)了氣流分離問題。后在漢諾威大學(xué)任教授時，用自制水槽觀察繞曲面的流動，3年后提出邊界層理論，建立繞物體流動的小粘性邊界層方程，以解決計算摩擦阻力、求解分離區(qū)和熱交換

5、等問題。奠定了現(xiàn)代流體力學(xué)的基礎(chǔ)。普朗特在流體力學(xué)方面的其他貢獻有：風(fēng)洞實驗技術(shù)。他認為研究空氣動力學(xué)必須作模型實驗。1906年建造了德國第一個風(fēng)洞（見空氣動力學(xué)實驗），1917年又建成格丁根式風(fēng)洞。機翼理論。在實驗基礎(chǔ)上，他于19131918年提出了舉力線理論和最小誘導(dǎo)阻力理論，后又提出舉力面理論等。湍流理論。提出層流穩(wěn)定性和湍流混合長度理論。此外還有亞聲速相似律和可壓縮繞角膨脹流動，后被稱為普朗特-邁耶爾流動。他在氣象學(xué)方面也有創(chuàng)造性論著。 2、普朗特2022/7/26安理教授課件努謝爾2022/7/26安理教授課件3、努謝爾（Nusselt 1882-1957） 德國著名物理學(xué)家。190

6、7年，他在慕尼黑高等工業(yè)學(xué)校完成了他的博士論文：絕緣物體的導(dǎo)熱研究。從1907年至1909年，他給Mollier當(dāng)助手，開始了管道中熱量和動力傳遞的研究。1913-1917年期間在德曼斯登高等工業(yè)學(xué)校任教。 他在1909年及1915年先后發(fā)表兩篇論文，論文對強制對流和自然對流的基本微分方程及邊界條件進行量綱分析，用因次分析方法導(dǎo)出強制對流換熱及自然對流換熱的無因次數(shù)(以后被分別命名為努謝爾數(shù)、普朗特數(shù)及格拉曉夫數(shù))并提出了理論解應(yīng)具有的無因次數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系的原則形式，從而結(jié)束了長期以來對流換熱實驗數(shù)據(jù)得不到很好整理的局面，促進了對流換熱研究的發(fā)展。1916年發(fā)表了蒸汽膜狀凝結(jié)一文，成為以后對

7、流換熱問題理論解的經(jīng)典文獻之一。2022/7/26安理教授課件他的研究具有獨創(chuàng)性，他成為了發(fā)展對流換熱理論的杰出先驅(qū)。他的另一個著名貢獻是對凝結(jié)換熱理論解的研究。在他的數(shù)學(xué)研究成果中，他的層流入口段換熱機理研究也是一個重要貢獻。1920年至1925年，努謝爾在Karlsruhe技術(shù)大學(xué)擔(dān)任教授，1928年任慕尼黑高等工業(yè)學(xué)校理論力學(xué)部主席，直到1952年退休。他獲得了高斯獎?wù)潞透窭瓡苑蚣o(jì)念獎?wù)隆?022/7/26安理教授課件4、普朗克 2022/7/26安理教授課件普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,18581947)德國理論物理學(xué)家。量子論的奠基人之一。1858

8、年4月23日生于基爾，少年時代在慕尼黑度過。在中學(xué)時他熱愛勞動。責(zé)任心強，聰慧勤奮，成績單上的評語是盡管在班里年齡最小，但頭腦非常清醒而又邏輯性強。有條不紊一絲不茍是他的作風(fēng)。1874年人慕尼黑大學(xué)，1878年畢業(yè)，次年獲該校哲學(xué)博士學(xué)位。18801885年在慕尼黑大學(xué)任教。18851888年任基爾大學(xué)理論物理教授。1888年基爾霍夫逝世后，柏林大學(xué)任命他為基爾霍夫的繼任人，先任副教授，1892年后任教授。由于1900年他在黑體輻射研究中引人能量量子，榮獲1918年諾貝爾物理學(xué)獎。 2022/7/26安理教授課件普朗克早年的科學(xué)研究領(lǐng)域主要是熱力學(xué)。他以熱力學(xué)的觀點對物質(zhì)聚集態(tài)的變化、氣體和溶

9、液理論等進行了研究?？墒遣痪?，他了解到美國物理學(xué)家吉布斯早已做過這方面工作。于是，便把注意力轉(zhuǎn)向黑體輻射問題。18931896年維恩發(fā)表了他的對黑體輻射的研究成果，提出一個輻射密度的分布公式，即維恩公式。這結(jié)果為當(dāng)時實驗所證實，但只有波長較短、溫度較低時才適合，而且立論的根據(jù)是通過與麥克斯韋分子速率的概率分布律類比而得的，不能完全令人信服。普朗克從1896年開始研究熱輻射的能量分布問題。2022/7/26安理教授課件自20世紀(jì)20年代以來，普朗克成了德國科學(xué)界的中心人物，與當(dāng)時國際上的知名物理學(xué)家都有著密切聯(lián)系。1894年當(dāng)選為柏林科學(xué)院院士。19121938年任常任秘書。1918年當(dāng)選為英國

10、皇家學(xué)會會員。1926年當(dāng)選為蘇聯(lián)科學(xué)院外籍院士。19301935年任威廉皇帝科學(xué)促進協(xié)會會長。為了表示對普朗克的崇敬，1945年以后，協(xié)會改名為馬克斯普朗克科學(xué)促進協(xié)會。普朗克一生除物理學(xué)外還喜好音樂和爬山運動。80歲和84歲高齡時還登上3000多米的高山大威尼迭格峰。二次大戰(zhàn)期間他為受迫害的猶太籍科學(xué)家提供過盡可能的支持與幫助。 2022/7/26安理教授課件1883年英國科學(xué)家雷諾（Reynolds）通過實驗發(fā)現(xiàn)液體在流動中存在兩種內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全不同的流態(tài)：層流和紊流。同時也發(fā)現(xiàn)，層流的沿程水頭損失hf與流速一次方成正比，紊流的hf與流速的1.752.0次方成正比；在層流與紊流之間存在過渡

11、區(qū)，hf與流速的變化規(guī)律不明確。 雷諾揭示了重要的流體流動機理，即根據(jù)流速的大小,流體有兩中不同的形態(tài)。當(dāng)流體流速較小時，流體質(zhì)點只沿流動方向作一維的運動，與其周圍的流體間無宏觀的混合即分層流動這種流動形態(tài)稱為層流或滯流。流體流速增大到某個值后，流體質(zhì)點除流動方向上的流動外，還向其它方向作隨機的運動，即存在流體質(zhì)點的不規(guī)則脈動，這種流體形態(tài)稱為湍流。 反映了沿程阻力系數(shù)是與流態(tài)密切相關(guān)的參數(shù)，計算值必須首先確定水流的流態(tài)。 液體流態(tài)的判別是用無量綱數(shù)雷諾數(shù)Re作為判據(jù)的。 5、雷諾2022/7/26安理教授課件雷諾數(shù)是由流速v、水力半徑R和運動粘滯系數(shù)組成的無量綱數(shù)，所以雷諾數(shù)Re表示慣性力與

12、粘滯力的比值關(guān)系，當(dāng)Re較小時，說明粘滯力占主導(dǎo)，液體為層流；反之則為紊流。 2022/7/26安理教授課件6、維恩維恩（Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien，1864年1月13日1928年8月30日)德國物理學(xué)家，研究領(lǐng)域為熱輻射與電磁學(xué)等。1893年，維恩經(jīng)由熱力學(xué)、光譜學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等理論支援，發(fā)現(xiàn)了維恩位移定律，并應(yīng)用于黑體等學(xué)術(shù)理論，揭開量子力學(xué)新領(lǐng)域。1911年，他因?qū)τ跓彷椛涞任锢矸▌t貢獻，而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。2022/7/26安理教授課件維恩2022/7/26安理教授課件7、斯蒂芬（J.Stefan l8351892）和玻耳茲曼（L.Boltzmann l8441906）斯蒂芬玻耳茲曼定律:是斯蒂芬（J.Stefan l8351892）從實驗上發(fā)現(xiàn)的，由德裔奧