Теодор Теодорсен - Theodore Theodorsen

Теодор Теодорсен
Теодор теодорсен.jpg
Родившийся(1897-01-08)8 января 1897 г.
Сандефьорд, Вестфолд
Норвегия
Умер5 ноября 1978 г.(1978-11-05) (81 год)
Лонг-Айленд, Нью-Йорк,
Соединенные Штаты
Род занятийАэродинамик
Супруг (а)Йоханна Магделен Теодорсен
ДетиМюриэль Герд-Пройц
Теодор Эллиот Теодорсен
Джон Уиллман Теодорсен
Родители)Оле Кристиан Теодорсен
Андреа Ларсен

Теодор Теодорсен (8 января 1897 - 5 ноября 1978) был норвежско-американским теоретиком аэродинамик отмечен своей работой в NACA (предшественник НАСА ) и за его вклад в изучение турбулентность.[1]

Ранние годы

Теодорсен родился в Сандефьорд в Вестфолд, Норвегия родителям Оле Кристиан Теодорсен, вождь инженер в норвежский язык торговый флот и его жена Андреа Ларсен. Он был старшим из шести детей. Когда отец Теодора сдавал экзамены на торговый флот инженерной лицензии, он был единственным претендентом, правильно ответившим на особенно трудный вопрос. К удивлению отца, его 12-летний сын также смог решить эту проблему.[нужна цитата ]

В 16 лет, после окончания обязательного школьного образования, Теодорсен посещал гимназия в соседнем городе Ларвик. Оценки Теодорсена были настолько выдающимися, что он был принят в ведущий инженерный университет Норвегии, Норвежский технологический институт в Тронхейм.

Эмиграция

В 1922 году Теодорсен получил степень магистра в области машиностроения и получил предложение работать в университете преподавателем. В том году один из его учеников был Ларс Онсагер, который стал другом на всю жизнь, а позже выиграл Нобелевская премия по химии. Теодорсен, как и многие норвежские инженеры, после нескольких лет работы инструктором в Норвегии решил эмигрировать. В то время в Норвегии было мало рабочих мест для инженеров. Семья его жены знала норвежского капитана дальнего плавания в отставке, который жил в Балтимор, так что это стало их американским предназначением. Они прибыли в США на борту SSСтавангер-фьорд 25 августа 1924 г.[2]

Университет Джона Хопкинса

Потому что в Балтимор Теодорсен устроился работать в третью смену нефтяником на электростанцию ​​Sparrows Point в 20 милях от Балтимора. потом Университет Джона Хопкинса объявил о вакансии инструктора по машиностроению и получил эту должность. Он преподавал в Университете Джонса Хопкинса пять лет. В 1928 году Онсагер преподавал в Университете Джонса Хопкинса в течение одного семестра. Именно тогда Онсагер предложил Теодорсену получить докторская степень в физика.

В диссертации Теодорсена термодинамический и аэродинамический темы, которые должны были проникнуть в большую часть его более поздних работ, которые были разработаны в двух частях: 1) ударные волны и взрывы и 2) горение и детонация. По настоянию Джозеф Эймс, президент Университета Джона Хопкинса и председатель исполнительного комитета Национальный консультативный комитет по аэронавтике (NACA ), Теодорсен перешел в NACA в 1929 году в качестве сотрудника физик.

Национальный консультативный комитет по аэронавтике

К объекту NACA примыкает База ВВС Лэнгли возле Хэмптон, Вирджиния. Единственное собственное исследовательское подразделение NACA в то время имело высоко мотивированный молодой персонал. Рабочая атмосфера была неформальной, хотя и соревновательной, с открытыми стимулирующими обсуждениями. Однако условия были довольно примитивными. Библиотека состояла из одной небольшой книжной полки. Теодорсен использовал в качестве опоры Справочник по машиностроению Hutte и набор издания 1929 г. Handbuch der Physik.

Вскоре Теодорсен возглавил Отдел физических исследований, а другими исследовательскими подразделениями были исследования двигателей и Аэродинамика. Langley NACA тогда находилась в процессе расширения своих экспериментальных мощностей, чтобы включить в них полномасштабную аэродинамическую трубу и Гидродинамический Буксирный таз для испытаний корпусов летающих лодок. Предполагаемое расположение буксирного бассейна раньше было полигоном для бомбометания. Одним из первых действий Теодорсена было изобретение прибора для обнаружения закопанных металлов, и при первом использовании он обнаружил активную бомбу.

Последующие годы были очень продуктивными для Теодорсена в ряде экспериментальных и теоретических областей. Теодорсен усовершенствовал теорию тонкого аэродинамического профиля, представив угол наилучшего обтекания, разработал классическую и элегантную теорию произвольных сечений крыла, провел первое собственное исследование шума, работал над предотвращением пожаров в самолетах и ​​средствами удаления и предотвращения обледенения, внес свой вклад к теории открытых, закрытых и частично открытых испытательных участков в аэродинамической трубе, разработал основы теории летательного аппарата. трепетать и его проверка, первые измерения поверхностного трения на трансзвуковой и сверхзвуковой скорости, разработали использование фреон для экспериментальной аэроупругой работы, приведены демпфирующие свойства конструкций и расширена общая теория винта. В течение Вторая Мировая Война Теодорсен был приглашен для анализа и устранения многих проблем с самолетами, а также для помощи в разработке необходимых модификаций.[3]

Расширение значимых тем

Теодорсен был инновационным инженером-практиком в то время, когда большинство его современных теоретиков аэродинамики учились в учебных заведениях и, следовательно, не участвовали в практических инженерных решениях. Работа Теодорсена особенно важна, поскольку она по-прежнему играет важную роль в современных исследованиях и технологиях.[4]

Теория произвольных профилей, основанная на конформном отображении, разработанная Теодорсеном, является моделью классической прикладной математики. Две ключевые концепции отличали подход Теодорсена от предшествовавших ему методов и явно улучшали его. фон Мизес и фон Карман. Одним из них было важное использование комплексной переменной не в обычной форме многочлен или степенной ряд, но в форме экспоненты к степенному ряду. Уравнение привело непосредственно к основному краевому уравнению, которое как интегральное уравнение представляет собой точное решение задачи в терминах заданного профиль данные. Это решение давало точное распределение давления вокруг профиля произвольной формы. Редко в воздухоплавание решения "точные". Это один из очень немногих. Этот метод был автоматизирован, так что полное распределение давления для заданного сечения профиля может быть получено за считанные секунды. Философия подхода Теодорсена заключалась в том, что точная формулировка часто проще и предпочтительнее приближенной, и что хотя приближения важны в прикладной математике, их следует откладывать как можно дольше.[5]

Подход Теодорсена к трепетать также был прямым и чистым, что привело к точному решению, в отличие от предыдущих неявных и приблизительных результатов. Это точное решение флаттера, включая результаты для рулей, сыграло ключевую роль в развитии методов флаттера в Соединенных Штатах. Он позволил инженерам почувствовать влияние переменных и параметров в сложных ситуациях и был доступен в качестве модели, с которой можно сравнивать приблизительные решения.

Хотя Теодорсен сильно склонялся к основному теоретическому анализу, он обычно сопровождал свою работу экспериментальной проверкой. Он был очень новаторским в инженерное дело и экспериментальная деятельность, где он всегда искал теоретические основы или руководствовался физической интуицией. Он был ответственным за предложение аэродинамической трубы для работы с флаттером, в которой использовалась смесь воздуха и фреона с переменным давлением, чтобы значительно увеличить объем исследований с использованием аэроупругих моделей на всем протяжении Мах диапазон и с более низкими требованиями к мощности. В Трансзвуковой Аэродинамическая труба Dynamics, которая сейчас используется исключительно для исследования аэроупругости, основана на тех же принципах.

Еще одним уникальным сооружением Теодорсена была башня винта вертолета для аэродинамический и исследование шума. Идеальная динамика гребного винта была подробно рассмотрена в нескольких отчетах и ​​книге. Теодорсен был первым, кто получил надежные данные о сопротивлении поверхностному трению на дозвуковой, трансзвуковой, и сверхзвуковой скорости.[6]

Спустя годы

После ухода NACA в 1946 году Теодорсен помогал организовывать и управлять Instituto Tecnológico de Aeronáutica (Авиационный технологический институт) (1947–1950) в Бразилии. Затем он работал главным научным сотрудником ВВС США с 1950 по 1954 год, за это время он провел важную работу по структуре турбулентность. Затем Теодорсен стал руководителем отдела исследований Республиканская авиационная корпорация, производитель P-47 Тандерболт истребитель времен Великой Отечественной войны, а позже F-84 Тандерджет и F-105 Thunderchief, должность, с которой он ушел в отставку в 1962 году, когда стал активным консультантом Сикорский Helicopter Corporation, где он специализировался на работе с воздушными винтами и винтами вертолетов.[7]

Теория турбулентности

Существенным развитием стал его вклад в структуру турбулентность в газете в честь Людвиг Прандтль 75 лет со дня рождения. Универсальность турбулентности от микроявлений до астрофизика хорошо известен. Турбулентность остается основной нерешенной областью механика жидкости. Теодорсен определил основные составляющие, создающие турбулентность, в уравнениях движения как (q x curl q. Curl curl q); он показал, что двумерная турбулентность не может существовать; который вихрь линии растяжение а изгиб является важным механизмом и ингредиентом турбулентность. Он также обсудил иерархию вихри (Колмогоров ).

Теория относительности

Хотя жизнь Теодорсена была связана с аэродинамикой, и он опубликовал множество книг и статей в этой области, у него были другие интересы. В частности, он написал статью «Относительность и классическая физика», в которой стремился показать, что результаты Альберт Эйнштейн теория общая теория относительности можно получить, не прибегая к искривлению пространства-времени путем модификации Закон всемирного тяготения Ньютона. В статье представлено «успешное преобразование теории относительности в классическую физику ... Математические сущности развития Эйнштейна были переопределены в рациональные физические величины и преобразованы в организованную классическую структуру. Пространство-время Эйнштейна было устранено и заменено познавательное время ". Он был опубликован в Труды ДКНВС Коллоквиум Теодорсена и в двух более поздних случаях.[8][9]

Личная жизнь

В 1922 году Теодорсен женился на Иоганне Магделен Хоэм. Ее семья была из Тронхейм. Они поженились в Нидаросский собор, самая большая существующая средневековая церковь в Скандинавия. Свадебная вечеринка прошла в Отель Британия. Их дочь Мюриэль Герд-Пройц и сыновья Теодор Эллиотт и Джон Уиллман родились в Соединенных Штатах.

В 1976 году Теодорсен был удостоен звания почетного доктора Норвежский университет науки и технологий в Тронхейме. В Королевское Норвежское общество наук и литературы также провел коллоквиум в его честь в Тронхейме. После непродолжительной болезни Теодорсен умер в 1978 году в возрасте 81 года в своем доме в г. Centerport, Лонг-Айленд, Нью-Йорк.[10]

Избранные работы

  • Теория столкновения стен аэродинамической трубы (1931)
  • Новый принцип частотного анализа звука (1931)
  • Предотвращение образования льда на вентиляционных отверстиях бензобака (1931)
  • Общая потенциальная теория произвольных сечений крыла (1932)
  • Экспериментальная проверка теории граничных помех в аэродинамической трубе (1934)
  • Общая теория аэродинамической неустойчивости и механизм флаттера. (1935)
  • Характеристики шести гребных винтов, включая скоростной диапазон (1937)
  • Нестационарный обтекание комбинации крыло-элерон-выступ, включая аэродинамический баланс (1942)
  • Распространение доказательств Чаплыгина о существовании решений для сжимаемых потоков на сверхзвуковую область (1946)
  • Теория пропеллеров (1948)
  • Структура турбулентности (1954)
  • Теория статических винтов и роторов вертолетов (1968)

Рекомендации

  1. ^ Боб Аллен. "Теодор Теодорсен". Исследовательский центр Лэнгли NACA и Зал почета НАСА. Получено 1 августа, 2017.
  2. ^ Теодор Теодорсен. Тронхьем, Норвегия (Статуя Свободы - Фонд острова Эллис, Inc.)
  3. ^ "Программа Коулинга: экспериментальный тупик и за его пределами ". Аэрокосмический историк, Осень 1985 г.
  4. ^ "Поршневой двигатель - Часть 2 ". Jetrader, Сентябрь / октябрь 2008 г., стр. 30.
  5. ^ Раймонд Л. Баргер. "Адаптация теории Теодорсена к представлению крылового профиля как комбинации подъемной линии и распределения толщины ". (NASA TN D-8117, Исследовательский центр Лэнгли).
  6. ^ Джон Л. Криглер. "Применение теории Теодорсена к конструкции пропеллера ". Авиационная лаборатория Лэнгли, 1948 год.
  7. ^ "Теодор Теодорсен". NACA. 8 июня 2015 г.. Получено 1 августа, 2017.
  8. ^ Труды коллоквиума Теодорсена 1976 г.. (Det Kongelige norske videnskabers selskab). Тронхейм: Universitetsforlaget, 1977). ISBN  82-00-23091-0
  9. ^ "Относительность и классическая физика ". Галилеевская электродинамика, Июль / август 1995 г.
  10. ^ Æresdoktorer В архиве 2014-09-10 в WebCite. Норвежский университет науки и технологий.

Другие источники

  • Андерсон, Джон Дэвид. История аэродинамики и ее влияние на летающие машины. (Издательство Кембриджского университета, 1999) ISBN  0-521-66955-3
  • Доуэлл, Эрл Х. (ред.) Современный взгляд и оценка работ Теодора Теодорсена, физика и инженера. (Американский институт аэронавтики и астронавтики, 1992 г.) ISBN  0-930403-85-1
  • Хансен, Джеймс Р. (ред.) Ветер и не только: документальное путешествие в историю аэродинамики в Америке (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, 2003 г.) ISBN  0-7567-4314-1
  • Джонс, Р. Т. (сост.) Классическая аэродинамическая теория. (Издательство Тихоокеанского университета, 2005 г.) ISBN  1-4102-2489-9

дальнейшее чтение

  • Эрл Х. Доуэлл (редактор) Современный вид Теодора Теодорсена (Американский институт аэронавтики и астронавтики. Декабрь 1992 г.) ISBN  978-0930403850

внешняя ссылка