Кіріспе

Неміс физигі (1875–1953)

Людвиг Прандтль (4 ақпан 1875 – 15 тамыз 1953) – неміс сұйықтық динамигі, физигі және ғарышкерлік ғылымның маманы. Ол аэродинамика ғылымының негізін құру үшін қолданған қатаң жүйелі математикалық талдауларды әзірлеуде алғашқылардың бірі болды, бұл талдаулар авиациялық инженерияның қолданбалы ғылымының негізін қалады. 1920 жылдары ол, әсіресе, субсоникалық аэродинамиканың негізгі принциптерінің математикалық негізін жасады; сондай-ақ, трансоникалық жылдамдықтарға дейін және оның ішіндегілерге де қатысты. Оның зерттеулері шекаралық қабатты, жұқа қанаттарды және көтеру сызығы теориясын анықтады. Прандтль саны оның құрметіне аталған.

Алғашқы жылдар

Прандтль 1875 жылдың 4 ақпанында Мюнхен қаласына жақын Фрайзингте дүниеге келді. Оның диссертациясы "Қисайту құбылыстары туралы, тұрақсыз серпімді тепе-теңдіктің мысалы" (1900) тақырыбында болды.

Кейінгі жылдар

1901 жылы Прандтль Ганновердегі техникалық мектепте сұйықтық механикасының профессоры болды, кейін Ганновер техникалық университеті, содан кейін Ганновер университеті. Осы жерде ол өзінің ең маңызды теорияларының көп бөлігін жасады. 1925 жылы университет зерттеу бөлімін бөліп, Кайзер Вильгельм ағыс зерттеу институтын (қазір Макс Планк динамика және өздігінен ұйымдастыру институты) құрды. 1904 жылғы мақаласында Прандтльдің шекаралық қабат идеясының күрделілігіне байланысты бұл тұжырымдаманың таралуы бастапқыда баяу болды. Көптеген адамдар түсініксіздіктен осы идеяны қабылдамады. 1908 жылға дейін оның Геттингендегі екі студенті, Блазиус және Болтц, шекаралық қабат туралы диссертацияларын қорғағанға дейін жаңа шекаралық қабат ашылымдары тоқтатылды. Блазиус диссертациясы жазық тақта біркелкі ағынмен жанасқанда шекаралық қабатта не болатынын түсіндірді. Болтцтың зерттеулері Блазиусқа ұқсас болды, бірақ Прандтль теориясын жазық нысандардың орнына шар тәрізді нысандарға қолданды. Прандтль студенттерінің диссертацияларындағы идеяларды кеңейте отырып, ол жылу берумен байланысты жылулық шекаралық қабатты қосты. 1914 жылға дейін Геттинген зерттеушілері шекаралық қабатқа қатысты тағы үш мақала жариялады. 1904 жылғы Прандтль мақаласына ұқсас себептерге байланысты, осы алғашқы 7 мақала Геттингеннен тыс жерлерде баяу тарады. Бірінші дүниежүзілік соғысқа байланысты, Прандтльдің тағы бір студенті, Теодор фон Карман, 1921 жылы шекаралық қабаттағы импульстік интеграл теңдеуі туралы мақала жариялағанға дейін шекаралық қабат туралы жаңа мақалалар жарияланбады. Алайда, бұл жаңа көтергіштің үлестірілуі эллипстік үлестіруге қарағанда аз қызығушылық тудырды және бастапқыда практикалық ұшақ жобаларында назарға алынбады. Бұл тұжырымды басқа зерттеушілер қайта ашты және оның маңызы артты (Prandtl D экспериментальдық ұшағын қараңыз). Прандтль және оның студенті Теодор Мейер 1908 жылы үстіркіштік соққы толқындары мен ағыны туралы алғашқы теорияларды жасады. Прандтль-Мейер кеңею желдеткіштері үстіркіштік жел туннельдерін салуға мүмкіндік берді. 1920-жылдарға дейін ол Адольф Буземанмен бірге жұмыс істеді және 1929 жылы үстіркіштік соплоны жобалау әдісін жасады. Бүгінде барлық үстіркіштік жел туннельдері мен зымыран соплолары осы әдіспен жобаланады. Үндеуден жоғары жылдамдықтарды толық дамыту үшін Геттингендегі Прандтльдің студенті Теодор фон Карманның жұмысын күтуге тура келді. Прандтль "айналым" ұғымын әзірледі, ол кеме қанаттарының гидродинамикасы үшін ерекше маңызды болып шықты. Ол 1910-1918 жылдар аралығында Геттингендегі зертханасында өзінің көмекшісі Альберт Бетц және студенті Макс Мункпен бірге тәжірибелік жұмыстардың көп бөлігін жүргізді. Оның айналымға қатысты көптеген ашылымдары Бірінші дүниежүзілік соғыстан кейін ғана батыс әлемінен жасырын сақталды. Бірінші дүниежүзілік соғыстан бұрын, Неміс жаратылыстанушылар мен дәрігерлер қоғамы (GDNÄ) неміс тілінде сөйлейтін елдерде қолданбалы математиктер, физиктер және инженерлер үшін талқылауға жалғыз мүмкіндік болды. 1920 жылы олар Бад-Наухаймда кездесіп, соғыс кезіндегі тәжірибелеріне байланысты қолданбалы ғылымдар үшін жаңа басшылық қажет деген тұжырымға келді. Бұл журналда Прандтль, Теодор фон Карман, Ричард фон Мизес және Ханс Райснердің ортақ мақсаттары жарияланды. 1921-1929 жылдардағы тұрақсыздықтарды зерттеуден кейін, ол дамыған турбулентті зерттеуге көшті. Бұл мәселе Карманмен де зерттелді, нәтижесінде дамыған турбуленттің жылдамдық профиліне шешім табу жарысы басталды. 1930 жылға қарай жарыс тең аяқталды, өйткені екі ғалым да тері сүргісінің кері квадраты Рейнольд саны мен тері сүргісінің көбейтіндісінің логарифмдік мәнімен байланысты екенін қорытындылады, мұнда k және C тұрақтылар. Прандтль мен фон Карманның шекаралық қабат жөніндегі жұмысы әсерлі болды және Бірінші дүниежүзілік соғыстан кейін бүкіл әлемдегі аэродинамикалық және гидродинамикалық сарапшылар тарапынан қабылданып, қолданылды. 1932 жылдың мамыр айында Гамбургте кемелерді қозғалтудың гидромеханикалық проблемалары жөніндегі халықаралық конференция өтті. Гюнтер Кемпф конференцияда фон Карман мен Прандтльдің көптеген теориялық ашылымдарын растаған бірқатар тәжірибелерді көрсетті. Неміс физикалық қоғамының (DPG) мүшесі ретінде Прандтль 1941 жылы Карл Рамзауэрге DPG өтінішін жасауға көмектесті. 1942 жылы DPG петициясы жарияланды, онда Германиядағы физика АҚШ-қа қарағанда қалып қойғаны, себебі неміс физиктері "еврей физикасын" (релятивизм және кванттық теория) қабылдамайды деп айтылды. DPG петициясы жарияланғаннан кейін, "неміс физикасының" басымдығы туралы сенім жойылды, бұл неміс студенттеріне осы жаңа салаларды мектепте оқуға мүмкіндік берді.

Жарияланымдар

Пол Питер Эвальд, Теодор Пёшль, Людвиг Прандтль; Дж. Дугалл және В. М. Дианс аударған «Қатты денелер мен сұйықтықтар физикасы: соңғы дамулармен» Блэки және Ұлы (1930).

Өлім және одан кейінгі өмір

Прандтль 1953 жылғы 15 тамызда қайтыс болғанға дейін Геттингенде жұмыс істеді. Оның сұйықтық динамикасы саласындағы еңбектері бүгінге дейін аэродинамика және химиялық инженерияның көптеген салаларында қолданылып келеді. Ол заманауи аэродинамиканың әкесі деп есептеледі. Айдың ең қас жағындағы Прандтль кратері оның құрметіне аталған. Deutsche Gesellschaft für Luft und Raumfahrt ұйымы Людвиг Прандтль жүлдесін әуе-ғарыш инженериясы саласындағы ерекше үлесі үшін оның құрметіне табыс етеді. 1992 жылы Прандтль Сан-Диего әуе және ғарыш мұражайының Халықаралық әуе және ғарыш даңқы залына енгізілді.