Хронология механики жидкости и сплошных сред

Эта временная шкала описывает основные достижения, как экспериментального, так и теоретического понимания механики жидкости и механики сплошной среды . Этот график включает в себя события в:

• Теоретические модели гидростатики , гидродинамики и аэродинамики .
• Гидравлика
• Эластичность
• Механические волны и акустика
• Клапаны и струйная техника
• Газовые законы
• Моделирование турбулентности
• Пластичность и реология
• Квантовые жидкости, такие как конденсаты Бозе – Эйнштейна и сверхтекучесть
• Микрофлюидика

Предыстория и древность

Схема свободного тела мяча, плавающего на воде. Принципы плавучести были известны еще в классической античности .

• До 300 г. до н. э. – Цивилизация начинается с расселения вокруг рек, побережья и озер.
• 3000 г. до н. э. – в Месопотамии и Древнем Египте развиваются методы орошения . Цивилизация долины Инда развивает общегородские дренажные системы и туалетные системы. Египтяне создают лодки из тростника .
• 2300 г. до н. э. — Строительство канала Нахраван .
• 2000–1500 гг. До н.э. – в Индии построены первые плотины для контроля воды.
• 1700 г. до н. э. – ветряные мельницы используются в Вавилонии для перекачки воды.
• 14 век до н.э. – Водяные часы созданы в Египте во времена правления Аменхотепа III . Конструкция водяных часов Клепсидра разработана в Древней Греции .
• VI век до н. э. – Теодор Самосский изобретает уровень воды . Водоотводная система Древнего Рима была спроектирована во времена правления Тарквиния Приска . в Риме Большая Клоака построена путем облицовки русла реки камнем. Туннель Эупалинос построен на Самосе .
• IV век до н. э. — Мэн-цзы описывает, как измерить слона, используя вытеснение воды. Разработка дождемеров в Индии. Aqua Appia — первый римский акведук , построенный в Риме.
• III век до н. э. — Архимед опубликовал книгу О плавучих телах», описывающую общий принцип плавучести « и гидростатики . Архимед разрабатывает винт Архимеда для добычи воды.
• II век до н. э. – Аква Тепула и Аква Марсия . в Риме завершено строительство акведуков Чжан Хэн из династии Хань разработал первый известный сейсмоскоп .
• I век до н.э. - Фронтин публикует свой трактат De aquaeductu о римском гидротехнике. Герой Александрийский проводит ряд экспериментов и устройств с жидкостями, в том числе паровое устройство эолипил и устройства для использования ветра.

Средний возраст

• 8–13 века - Арабская сельскохозяйственная революция.
• 725 — Нортумбрийский монах Беда публикует «Исчисление времени» , включающее количественное описание влияния Луны и Солнца на приливы и отливы.
• 850 — «Книгу гениальных устройств» публикуют Братья Бану Муса , в которой описывается ряд ранних автоматических средств управления, использующих гидромеханику. я
• 1206 г. – Исмаил аль-Джазари с водным приводом изобрел программируемые автоматы/ роботы и водные музыкальные устройства.

Ренессанс

• 1432 г. – португальцы разрабатывают каравеллы для дальних путешествий по океану.
• 1450 — Николай Кузанский публикует свои эксперименты с жидкостями в Idiota de staticis Experimentis , включая первое предложение измерить влажность воздуха с помощью шерсти.
• 1480-1510 – Леонардо да Винчи разрабатывает первый сложный парашют , первые описания капиллярного действия и первые конструкции турбинных водяных колес.
• 1586 - Саймон Стевин публикует De Beghinselen des Waterwichts («Принципы веса воды») по гидростатике. Он впервые подробно описывает гидростатический парадокс .
• 1596 — Галилео Галилей изготавливает первый (Галилео) термометр .

17 век

• 1619 - Бенедетто Кастелли опубликовал Della Misura dell'Acque Correnti («Об измерении проточной воды»), одну из основ современной гидродинамики.
• 1619 – Уильям Гарвей создает первую модель системы кровообращения человека .
• 1624 г. – Ян Баптист ван Гельмонт вводит термин « газ ».
• 1631 — Рене Декарт впервые описывает принцип ртутного барометра .
• 1643 - Евангелиста Торричелли устанавливает связь между скоростью жидкости, текущей из отверстия, и высотой жидкости над отверстием, определяемую законом Торричелли . Он также строит ртутный барометр и проводит серию экспериментов в вакууме .
• 1650 – Отто фон Герике изобретает первый вакуумный насос .
• 1653–1663 Блез Паскаль устанавливает Паскаля . закон гидростатики
• 1662-1678 – Роберт Бойль и Эдме Мариотт независимо открывают газовый закон , описывающий взаимосвязь между давлением и объемом, определяемую законом Бойля (или законом Бойля-Мариотта).
• 1678 г. - Роберт Гук публикует закон Гука, описывающий линейную деформацию пружины.
• 1687 — Исаак Ньютон публикует «Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica» ( «Математические принципы естественной философии» ), представляя ньютоновские законы движения классической механики . Он также вводит понятие ньютоновской жидкости .

18 век

1832 года, Паровая машина основанная на Джеймса Уатта . принципах

• 1713 – Антуан Парент вводит понятие напряжения сдвига .
• 1714 г. - Дэниел Габриэль Фаренгейт разрабатывает ртутный стеклянный термометр по температурной шкале Фаренгейта .
• 1718–1719 — Джеймс Джурин пишет закон действия капилляров, известный как закон Джурина .
• 1727 – Леонард Эйлер вводит линейную упругость и модуль Юнга .
• 1732 – Анри Пито открывает, как измерять давление по скорости жидкости с помощью трубки Пито .
• 1738 - Даниэль Бернулли публикует «Гидродинамику», в которой обсуждается математическая связь между давлением и скоростью жидкостей в соответствии с принципом Бернулли .
• 1742 – Андерс Цельсий разрабатывает термометр со шкалой Цельсия .
• 1744 г. – Эйлер вводит понятие деформации и растяжения.
• 1747 г. - Жана ле Рона Даламбера для опубликована формула решения волнового уравнения в струне.
• 1752 г. - Даламбер показывает непоследовательность рассмотрения жидкостей как невязких несжимаемых жидкостей, известную как парадокс Даламбера .
• 1757 г. - Эйлер вводит уравнения Эйлера гидродинамики для несжимаемого и невязкого течения. Он также представляет математическую модель потери устойчивости .
• 1764 – Джеймс Уатт разрабатывает свой пароводяной конденсатор, ведущий к созданию эффективных паровых двигателей .
• 1765 г. - Жан-Шарль де Борда экспериментирует с вращающейся рукой. Он корректирует существующие теории трения воздуха.
• 1766 г. - де Борда публикует « Mémoire sur l'Écoulement des Fluides par les Orifices des Vases» о гидравлике и сопротивлении жидкости через отверстия. Он приходит к уравнению Борда-Карно .
• 1768 - Антуан де Шези предоставляет полуэмпирическую формулу сопротивления потоку в открытом канале, описываемую формулой Шези .
• 1775 – Пьер-Симон Жирар изобретает водяную турбину .
• 1776 - Шарль Боссю под руководством маркиза де Кондорсе и Даламбера публикует «Новые эксперименты по сопротивлению жидкостей», отчет о серии экспериментов по проверке современных теорий гидравлики.
• 1775-76 – Пьер-Симон Лаплас представляет математическую теорию приливных сил в океанах.
• 1779 - Пьер-Луи-Жорж дю Бюа публикует Principes de l'Hydrauliculique («Принципы гидравлики») с полуэмпирическими уравнениями течения воды по трубам и открытым каналам.
• 1780 – Жак Шарль открыл газовый закон, описывающий зависимость между температурой и объёмом, заданную законом Шарля .
• 1782 – Братья Монгольфье изобретают воздушный шар .
• представил первые теории трения 1785 – Шарль Огюстен де Кулон .
• 1787 — Эрнст Хладни публикует свои эксперименты по колебательным модам тонких твердых поверхностей, описывая узоры Хладни, созданные с помощью скрипичного смычка, на основе предыдущих экспериментов Гука.
• 1797 — Джованни Баттиста Вентури открывает эффект Вентури .
• 1799 – Джордж Кэли представляет современные машины с неподвижным крылом и выделяет три важных фактора для летательных аппаратов: тягу , подъемную силу , сопротивление и вес .

19 век

F /A-18C Hornet преодолевает звуковой барьер в небе. Описание жидкости на сверхзвуковых скоростях было исследовано в конце 19 века, еще до разработки пилотируемых самолетов.

• 1801 – Роберт Фултон разрабатывает первую подводную лодку.
• уравнение Юнга – Лапласа разработал 1805–1806 – Томас Юнг и усовершенствовал его Лапласом.
• 1808–1809 — Жозеф Луи Гей-Люссак описывает закон соединения газов .
• 1811–1812 - Амедео Авогадро и Андре-Мари Ампер независимо открывают газовый закон, связывающий объем и количество газа, заданный законом Авогадро (или законом Авогадро-Ампера).
• 1821 г. - Клод-Луи Навье вводит вязкость в уравнения Эйлера для жидкостей.
• 1821 – Софи Жермен выигрывает конкурс Французской академии наук на создание частичной теории вибрации упругих поверхностей.
• 1827 — Огюстен-Луи Коши вводит тензор напряжений Коши и понятие напряжения в упругости .
• 1827 г. - Роберт Браун (ботаник, родился в 1773 г.) идентифицирует броуновское движение пыльцевых зерен , взвешенных в воде.
• 1831 – Майкл Фарадей впервые описывает колебательные режимы в жидкостях, известные как волны Фарадея .
• 1831–1833 гг. – Томас Грэм впервые исследует диффузию в газах.
• 1834 – Бенуа Поль Эмиль Клапейрон объединяет многие эмпирические газовые законы в закон идеального газа .
• 1834 г. – Джон Скотт Рассел впервые описывает наблюдение одиночных волн.
• 1837 – Джордж Грин нашел минимальное число модулей упругости .
• 1838-40 – Готхильф Хаген и Жан Леонар Мари Пуазейль изучают ламинарное течение, независимо друг от друга установив уравнение Хагена – Пуазейля .
• 1841 г. - Джордж Бидделл Эйри публикует первую правильную формулировку волновой теории Эйри волн на воде.
• 1842 – Кристиан Доплер вводит эффект Доплера .
• 1842–1850 — Стокс завершает уравнения движения жидкостей, ныне называемые уравнениями Навье–Стокса . Он также расширяет теорию волн Эйри до нелинейной теории волн Стокса .
• 1852 — Генрих Густав Магнус описывает эффект Магнуса .
• 1855 – Лорд Кельвин вычисляет термодинамическую работу и энергию упругой деформации.
• 1855 – Адольф Ойген Фик публикует законы диффузии Фика .
• 1857 — Рудольф Клаузиус представляет первую модель кинетической теории газов .
• 1859 г. – В. Х. Безант вводит уравнение динамики пузырьков в несжимаемой жидкости.
• 1860 г. - Джеймс Клерк Максвелл вводит максвелловское распределение скоростей классических молекул газа.
• 1863 – Герман фон Гельмгольц публикует «Ощущения тона», посвященные физике восприятия звука.
• 1864 — Август Топлер изобретает шлирен-фотографию .
• 1865 – Лорд Кельвин представляет материала Кельвина модель вязкоупругости .
• 1867 г. - Гельмгольц работает над теоремами Гельмгольца для вихревой динамики.
• 1867 - Джеймс Клерк Максвелл представляет материала Максвелла . модель вязкоупругости
• 1868–1871 — Гельмгольц и Кельвин изучают и развивают теорию неустойчивости Кельвина–Гельмгольца .
• 1870 — Уильям Рэнкин разрабатывает уравнение для изучения ударных волн .
• 1871 – Фрэнсис Герберт Уэнам проектирует и строит первую аэродинамическую трубу .
• 1872-1877 — Жозеф Валентин Буссинеск вводит понятие турбулентности в формах вихревой вязкости , а также приближение Буссинеска для водных волн и приближение Буссинеска для плавучести .
• 1883 г. - Осборн Рейнольдс демонстрирует переход и различия между ламинарным и турбулентным течением в трубе.
• 1885 — Лорд Рэлей предсказывает существование поверхностных волн Рэлея .
• 1885 — Гельмгольц описывает концепцию резонанса Гельмгольца .
• 1887 г. - Пьер Анри Гюгонио, основываясь на работе Рэнкина, вводит условия Рэнкина-Гюгонио для моделирования ударных волн.
• 1887 — Первые модели сверхзвуковых волн Эрнста Маха . Он вводит понятие числа Маха .
• 1888 – первую коммерческую трубку Вентури создал Клеменс Гершель .
• 1888-1890 – Независимо Генри Р. А. Маллок и Морис Куэтт находят математическое решение потока Куэтта .
• 1889 г. - Роберт Мэннинг выводит формулу Мэннинга для потока в открытом канале.
• 1895 — Дидерик Кортевег и Густав де Врис ( 1895 ) заново открывают уравнение Кортевега–Де Фриза, впервые рассмотренное Буссинеском, и вводят идею солитонных решений.

20 век

Шлирен-фотография, показывающая шлейф тепловой конвекции , поднимающийся от обычной свечи в неподвижном воздухе. Точные математические теории турбулентности не были изобретены до 20 века.

• 1902 — Мартин Кутта обсуждает поток воздуха через аэродинамический профиль, используя условие Кутты .
• 1903 – Братья Райт совершили первый успешный полет пилотируемого самолета.
• 1903 - Вальтер Ритц представляет метод Ритца для изучения теории балок и фигур Хладни.
• 1905 – Первая теория дислокаций Вито Вольтерра .
• 1905-1906 – Первые успешные теории броуновского движения Альберта Эйнштейна и Мариан Смолуховски , поддерживающие атомную теорию материи.
• 1906 – Ричард Диксон Олдхэм отдельное появление p-волн , поперечных волн и поверхностных волн идентифицирует на сейсмограммах и нашел первое четкое свидетельство того, что у Земли есть центральное ядро.
• 1908 – Пауль Рихард Генрих Блазиус вводит концепцию пограничного слоя .
• 1908 — Экспериментальное подтверждение теории броуновского движения Жана Батиста Перрена .
• 1910 – Гарри Филдинг Рид теорию упругого отскока землетрясений выдвинул .
• 1910 – Лорд Рэлей вводит понятие потока Рэлея .
• 1910 г. - Николай Жуковский представляет преобразование Жуковского и теорему Кутты-Жуковского, основанную на работе Кутты.
• 1911 — Огастес Эдвард Хаф Лав предсказывает существование поверхностных волн Лава .
• 1915–1916 – Фредерик В. Ланчестер предлагает законы Ланчестера , набор дифференциальных уравнений, которые можно было использовать в летном бою.
• 1915-1917 – Джордж Баркер Джеффри и Георг Хамель ввести уравнения потока Джеффри–Гамеля .
• 1916 – Гораций Лэмб вводит термин « завихрение ».
• 1916-1923 – Лорд Рэлей, а позже Г.И. Тейлор описывают нестабильность Рэлея-Тейлора .
• 1917 — Лэмб вводит волны Лэмба , обобщая волновую теорию Рэлея.
• 1918 – Людвиг Прандтль разрабатывает теорию обтекания крыльев самолета.
• 1919 — Якоб Бьеркнес заложил основы норвежской модели циклона .
• 1920 — Никола Тесла патентует клапан Теслы , открывая область струйной техники .
• 1921 - Теодор фон Карман представляет модель турбулентности закрученного потока Кармана и такие явления, как вихревая улица Кармана .
• 1921 — Алан Арнольд Гриффит разрабатывает свою теорию механики разрушения .
• 1922 г. — сверхзвуковая аэродинамическая труба изобретена в Национальной физической лаборатории (Великобритания) .
• 1926 — Эйнштейн разрешил парадокс чайного листа .
• 1925 – Якоб Акерет публикует теорию сверхзвуковых профилей.
• 1926 — Эрвин Маделунг связывает квантовую механику с гидродинамикой посредством своих уравнений квантовой гидродинамики , известных как уравнения Маделунга .
• понятие кванта звука ( фононов введено 1932 — Игорем Таммом ) .
• 1937 – гелия сверхтекучесть -4. открыл Петр Капица и независимо Джоном Ф. Алленом и Доном Мизенером .
• 1937 — Лев Ландау представляет теорию фазовых переходов Ландау .
• 1940–1941 – Тиса и Ландау представили двухжидкостную модель гелия . Ласло
• 1941 – Ландау вводит понятие второго звука в конденсированном состоянии.
• 1942 - Первые магнитогидродинамики описания плазмы с помощью Ханнесом Альфвеном . Он также представил идею альфвеновских волн .
• 1948 - Милтон С. Плессе улучшает уравнения Рэлея и Бессана для динамики пузырьков, включая поверхностное натяжение в соответствии с уравнением Рэлея-Плессе .
• 1941 — Андрей Колмогоров представляет свою подробную теорию турбулентности .
• 1950 - Джеймс Г. Олдройд представляет Олдройда-Б . модель вязкоупругости
• 1944 — Льюис Ферри Муди строит график зависимости коэффициента трения Дарси-Вейсбаха от числа Рейнольдса для различных значений относительной шероховатости , что приводит к созданию первой диаграммы Муди .
• 1961 – Юджин П. Гросс и Лев Питаевский ввести уравнение Гросса–Питаевского для конденсации бозонов .
• 1972 — Дэвид Ли , Дуглас Ошерофф и Роберт Коулман Ричардсон обнаружили два фазовых перехода гелия-3 вдоль кривой плавления, которые вскоре были признаны двумя сверхтекучими фазами.
• первый конденсат Бозе-Эйнштейна производят 1995 г. - Эрик Корнелл и Карл Виман в Университете Колорадо в Боулдере (NIST) - лаборатория JILA в газе атомов рубидия , охлажденном до 170 нанокельвинов (нК). Вскоре после этого Вольфганг Кеттерле из Массачусетского технологического института получил конденсат Бозе-Эйнштейна в газе атомов натрия .

21 век

• в. 2000 г. – Разработка в области микрофлюидики .
• 2003 — Дебора С. Джин и ее коллеги производят первый фермионный конденсат .

См. также

• История авиации