生平简介:
周培源(1902-1993),江苏宜兴人,著名流体力学家、理论物理学家、教育家和社会活动家。曾任清华大学教务长、校务委员会副主任,北京大学教务长,副校长和校长,中国科学院副院长。他是中国科学院院士,中国近代力学奠基人和理论物理奠基人之一。
求学经历:
1924年周培源毕业于清华学校,获当年庚子赔款资金官费赴美国留学,先进入芝加哥大学学习,1926年春获该校学士学位, 同年冬获该校数学硕士学位。两年后在加利福尼亚州理工学院获哲学博士学位,因其学业与科研成果特别优异而获该学院的最高荣誉奖。1928年秋, 周培源赴法国莱比锡大学,在海森伯门下作短期研究。1929年赴瑞士苏黎世高等工业学校,在泡利那里作了近五个月的研究,同年回国后任清华大学物理系教授。
主要贡献:
1.广义相对论引力论、宇宙论的研究
1916年, 爱因斯坦发表了广义相对论。周培源先生是继夏元傈在20年代初介绍相对论之后第一个从事相对论研究的人, 在20年代后期和30 年代初期, 通过引进某些物理条件而获得球对称静态引力场方程的严格解, 并证明, 在各向同性条件下, 爱因斯坦引力场方程本身即可给出Friedmann 宇宙度规张量, 使该问题的求解大大简化, 这在当时是个开创性的贡献。
2.流体力学湍流理论方面的研究
自19 世纪末英国的雷诺对湍流运动基本规律进行系统研究开始, 百余年来流体力学家们一直在不懈探索。流体的基本运动方程是奈菲尔一斯托克司方程(以下简称N一S方程)。但是, 由于湍流运动的复杂性和方程的非线性, 使得直接用N一S方程来处理湍流问题显得极其困。雷诺于1895年提出基于N一S方程的不可压缩流体的湍流理论, 其重要贡献就在于把充分发展了的湍流运动分解为两部分: 平均运动和湍流脉动。并通过对N一S方程取平均而得到平均运动方程, 但N一S方程本身是非线性的, 在平均运动方程中出现了似应力, 亦称雷诺应力。由于雷诺应力事先并不知道, 因此推得的平均运动方程是不封闭的, 即平均运动方程不可避免地出现了雷诺应力项作为未知项。为了解决平均运动方程的不封闭性问题, 本世纪初, 普朗特、泰勒、冯·卡门等人把速度脉动和平均运动的梯度联系起来, 分别提出了动量传输和涡量转移的混合长度理论。尽管如此, 这一问题的解决仍然极为困难。周先生于1933年在西南联合大学时即开始进行不可压缩粘性流体的充分发展了的湍流理论研究, 提出用求湍流剪应力( 与二阶速度关联函数成正比) 和三阶速度关联函数满足动力学方程的方法来建立普通湍流理论。30年代末,他首先提出用湍流脉动方程(亦称涨落方程,即 N 一 S方程和平均运动方程之差)作为处理湍流的出发点 , 并初步形成求解平均运动方程和从湍流脉动方程推导出来的二阶和三阶速度关联所满足的动力学方程的湍流理论。之后的几十年在端流的研究上又提出很多先进理论,这些理论结果与国际上30多年来所发表的实验数据相吻合 , 被誉为“现代湍流数值计算的奠基性工作”。
周培源先生以毕生的精力从事爱因斯坦广义相对论引力论和流体力学中的湍流理论的科学研究与教育工作,取得了举世瞩目的重大成就。同时在组织、领导、发展祖国的科学、教育事业、培育科技人才、支持和指导师生的科学研究、推进国内外社会活动等方面作出了卓越的贡缺。