Теодор Теодорсен

Теодор Теодорсен
Теодор Теодорсен
Рожденный	8 января 1897 г. ; Сандефьорд , Вестфолд ; Норвегия
Умер	5 ноября 1978 г. ( 81 год ; Лонг-Айленд , Нью-Йорк , ; Соединенные Штаты
Занятие	Аэродинамик
Супруг	Йоханна Магдалина Теодорсен
Дети	Мюриэль Герд-Пройц ; Теодор Эллиот Теодорсен ; Джон Уиллман Теодорсен
Родители)	Оле Кристиан Теодорсен ; Андреа Ларсен

Теодор Теодорсен (8 января 1897 — 5 ноября 1978) — норвежско-американский аэродинамик -теоретик, известный своей работой в NACA (предшественнике НАСА ) и вкладом в изучение турбулентности . ^{[ 1 ]}

Ранние годы

Теодорсен родился в Сандефьорде в Вестфолле , в семье Оле Кристиана Теодорсена, главного инженера норвежского , Норвегия торгового флота, и его жены Андреа Ларсен. Он был старшим из шести детей. Когда отец Теодора сдавал экзамены на получение лицензии инженера торгового флота , он был единственным претендентом, правильно ответившим на особенно трудный вопрос. К удивлению отца, его тогдашний 12-летний сын тоже смог решить эту проблему. ^{[ нужна ссылка ]}

В 16 лет, после окончания обязательной школы, Теодорсен поступил в гимназию в соседнем городе Ларвик . Оценки Теодорсена были настолько выдающимися, что его приняли в ведущий инженерный университет Норвегии — Норвежский технологический институт в Тронхейме .

Эмиграция

В 1922 году Теодорсен получил степень магистра машиностроения, и ему предложили должность преподавателя в университете. В том же году одним из его учеников был Ларс Онсагер , который стал его другом на всю жизнь и позже получил Нобелевскую премию 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 отставного норвежского капитана дальнего плавания, который жил в Балтиморе , так что этот город стал их местом назначения в Америке. Они прибыли в США на борту парохода » « Ставангерфьорд 25 августа 1924 года. ^{[ 2 ]}

Университет Джонса Хопкинса

было мало рабочих мест Поскольку в Балтиморе , Теодорсен устроился в третью смену смазчиком на электростанцию Спэрроуз-Пойнт в 20 милях от Балтимора. Затем Университет Джонса Хопкинса разместил объявление о приеме преподавателя машиностроения, и он получил эту должность. Он преподавал в Университете Джонса Хопкинса пять лет. В 1928 году Онсагер преподавал в Университете Джонса Хопкинса один семестр. Именно тогда Онзагер предложил Теодорсену получить докторскую степень по физике .

Диссертация Теодорсена касалась термодинамических и аэродинамических тем, которые должны были пронизать большую часть его более поздних работ, которые были разработаны в двух частях: 1) ударные волны и взрывы и 2) горение и детонация . По настоянию Джозефа Эймса , президента Университета Джонса Хопкинса и председателя исполнительного комитета Национального консультативного комитета по аэронавтике ( NACA ), Теодорсен отправился в NACA в 1929 году в качестве младшего физика .

Национальный консультативный комитет по аэронавтике

Объект NACA примыкал к базе ВВС Лэнгли недалеко от Хэмптона, штат Вирджиния . В то время это было единственное исследовательское подразделение NACA, имевшее высокомотивированный молодой персонал. Рабочая атмосфера была неформальной, но конкурентной, с большим количеством открытых и стимулирующих дискуссий. Однако условия были довольно примитивными. Библиотека состояла из одной небольшой книжной полки. Теодорсен использовал в качестве основы «Справочник по машиностроению Хютте» издания 1929 года и набор «Handbuch der Physik» .

В течение короткого времени Теодорсен был назначен главой отдела физических исследований, а другими исследовательскими отделами были исследования двигателей и аэродинамика . В то время Лэнгли NACA находилась в процессе расширения своих экспериментальных мощностей, включив в них полномасштабную аэродинамическую трубу и гидродинамический буксирный бассейн для испытаний корпусов летающих лодок. Предполагаемое место расположения буксирного бассейна раньше было полигоном для бомбардировок. Одним из первых занятий Теодорсена было изобретение прибора для обнаружения закопанных металлов, и при первом его использовании он обнаружил живую бомбу.

Последующие годы были для Теодорсена весьма продуктивными в ряде экспериментальных и теоретических областей. Теодорсен усовершенствовал теорию тонкого профиля, введя угол наилучшей обтекаемости, разработал ставшую классической и элегантную теорию произвольных сечений крыла, провел первые собственные исследования шума, работал над предотвращением пожаров в самолетах, а также над средствами удаления и предотвращения обледенения, внес свой вклад к теории открытых, закрытых и частично открытых испытательных участков аэродинамической трубы, разработал основы теории флаттера самолета и ее проверку, провел первые измерения поверхностного трения на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях, разработал использование фреона для экспериментальных аэроупругих работ, дал демпфирующие свойства конструкций и расширенная общая теория гребных винтов. Во время Второй мировой войны Теодорсена привлекали для анализа и устранения многих проблем с самолетами, а также для помощи в разработке необходимых модификаций. ^{[ 3 ]}

Расширение важных тем

Теодорсен был инженером-практиком-новатором в то время, когда большинство его современных аэродинамистов-теоретиков учились в учебных заведениях и, следовательно, не участвовали в практических инженерных решениях. Работа Теодорсена особенно важна тем, что она до сих пор 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 методов, которые ему предшествовали, таких как методы фон Мизеса и фон Кармана, и явным улучшением . Одним из них было важное использование комплексной переменной не в обычной форме полинома или степенного ряда, а в форме экспоненциального ряда. Уравнение привело непосредственно к основному краевому уравнению, которое, как интегральное уравнение, представляет собой точное решение задачи в терминах заданных данных профиля крыла . Это решение дало точное распределение давления вокруг профиля произвольной формы. Редко в воздухоплавании встречаются «точные» решения. Это один из очень немногих. Метод был автоматизирован, поэтому полное распределение давления для данного сечения профиля можно получить за считанные секунды. Философия подхода Теодорсена заключалась в том, что точная формулировка часто проще и предпочтительнее приближенной и что, хотя приближения необходимы в прикладной математике, их следует откладывать, насколько это возможно. ^{[ 5 ]}

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

Хотя Теодорсен сильно склонялся к фундаментальному теоретическому анализу, свою работу он обычно сопровождал экспериментальной проверкой. Он был очень новаторским в инженерной и экспериментальной деятельности, всегда искал теоретическую основу 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 расширить объем исследований с использованием аэроупругих моделей во всем диапазоне Маха и с более низкими требованиями к мощности. Аэродинамическая труба Transonic Dynamics, которая сейчас используется исключительно для исследований аэроупругости, основана на тех же принципах.

Еще одним уникальным объектом Теодорсена стала несущая башня вертолета для аэродинамических и шумовых исследований. Динамика идеального винта подробно рассмотрена в нескольких отчетах и книге. Теодорсен был первым, кто получил надежные данные о сопротивлении поверхностного трения на дозвуковых , околозвуковых и сверхзвуковых скоростях. ^{[ 6 ]}

Спустя годы

Покинув NACA в 1946 году, Теодорсен помогал организовать и управлять Instituto Tecnológico de Aeronáutica (Авиационный технологический институт) (1947–1950) в Бразилии. Затем он служил главным научным сотрудником ВВС США с 1950 по 1954 год, за это время проделал важную работу по структуре турбулентности . Затем Теодорсен стал руководителем исследований в Republic Aviation Corporation , производившей истребитель P-47 Thunderbolt времен Второй мировой войны, а затем F-84 Thunderjet и F-105 Thunderchief , с этой должности он ушел в отставку в 1962 году, когда стал активным консультантом Sikorsky Helicopter Corporation, где специализировался на работах с воздушными винтами и несущими винтами вертолетов. ^{[ 7 ]}

Теория турбулентности

Значительным достижением стал его вклад в исследование структуры турбулентности в статье, посвященной Людвига Прандтля 75-летию . Универсальность турбулентности от микрофеноменов до астрофизики хорошо известна. Турбулентность остается основной нерешенной областью механики жидкости . Теодорсен идентифицировал основные члены, создающие турбулентность в уравнениях движения, как (qx cur q . curl cur q); он показал, что двумерная турбулентность не может существовать; что и изгиб вихревых линий растяжение является важным механизмом и составной частью турбулентности . Он также обсуждал иерархию вихрей ( Колмогоров ).

Теория относительности

Хотя вся жизнь Теодорсена была связана с аэродинамикой, и он опубликовал множество книг и статей в этой области, у него были и другие интересы. В частности, он написал статью «Относительность и классическая физика», в которой стремился показать, что результаты Альберта Эйнштейна общей теории относительности могут быть получены, не прибегая к искривлению пространства-времени, путем модификации закона всемирного тяготения Ньютона . В статье представлена «успешная трансформация теории относительности в классическую физику... Математические сущности развития Эйнштейна были переопределены в рациональные физические величины и перегруппированы в организованную классическую структуру. Пространство-время Эйнштейна было устранено и заменено на познавательное время». Он был опубликован в Трудах коллоквиума DKNVS Теодорсена и еще два раза позднее. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Личная жизнь

В 1922 году Теодорсен женился на Йоханне Магделене Хём. Ее семья была из Тронхейма . Они обвенчались в соборе Нидарос , крупнейшей существующей средневековой церкви в Скандинавии . Свадебная вечеринка прошла в отеле «Британия» . Их дочь Мюриэль Герд-Пройц и сыновья Теодор Эллиот и Джон Уиллман родились в Соединенных Штатах.

В 1976 году Теодорсену была присвоена степень почетного доктора Норвежского университета науки и технологий в Тронхейме. Королевское норвежское общество наук и литературы также провело коллоквиум в его честь в Тронхейме. После непродолжительной болезни Теодорсен умер в 1978 году в возрасте 81 года в своем доме в Сентерпорте , Лонг-Айленд, Нью-Йорк . ^{[ 10 ]}

Избранные работы

Теория взаимодействия стенок аэродинамической трубы (1931)
Новый принцип частотного анализа звука (1931 г.)
Предотвращение образования льда на вентиляционных отверстиях бензобака (1931 г.)
Общая потенциальная теория произвольных сечений крыла (1932)
Экспериментальная проверка теории граничной интерференции в аэродинамической трубе (1934 г.)
Общая теория аэродинамической неустойчивости и механизм флаттера (1935 г.)
Характеристики шести винтов, включая высокоскоростной диапазон (1937 г.)
Нестационарное обтекание комбинации крыло-элерон-пластинка, включая аэродинамический баланс (1942 г.)
Распространение доказательств Чаплыгина существования сжимаемых потоковых решений на сверхзвуковую область (1946 г.)
Теория пропеллеров (1948)
Структура турбулентности (1954)
Теория статических винтов и роторов вертолетов (1968)

Ссылки

^ Боб Аллен (5 августа 2015 г.). «Теодор Теодорсен» . НАСА . Исследовательский центр Лэнгли NACA и Зал почета НАСА . Проверено 1 августа 2017 г.
^ Теодор Теодорсен. Тронхейм, Норвегия (Фонд Статуи Свободы-Эллис Айленд, Инк.)
^ « Программа Коулинга: Экспериментальный тупик и за его пределами ». Историк аэрокосмической отрасли , осень 1985 г.
^ « Поршневой двигатель – Часть 2 ». Jetrader , сентябрь/октябрь 2008 г., стр. 30.
^ Раймонд Л. Баргер. « Адаптация теории Теодорсена к представлению профиля как комбинации подъемной линии и распределения толщины ». (НАСА TN D-8117, Исследовательский центр Лэнгли).
^ Джон Л. Криглер. « Применение теории Теодорсена к конструкции пропеллера ». Авиационная лаборатория Лэнгли, 1948 год.
^ «Теодор Теодорсен» . НАКА. 8 июня 2015 г. Проверено 1 августа 2017 г.
^ Материалы коллоквиума Теодорсена 1976 года . ( Королевское норвежское общество наук ). Тронхейм: University Press, 1977) ISBN 82-00-23091-0
^ « Относительность и классическая физика ». Галилеева электродинамика , июль/август 1995 г.
^ Æresdoktorer. Архивировано 2 января 2014 г. в Wayback Machine . Норвежский университет науки и технологий.

Другие источники

Андерсон, Джон Дэвид. История аэродинамики и ее влияние на летательные аппараты . (Издательство Кембриджского университета, 1999 г.) 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. (редактор) Ветер и за его пределами: документальное путешествие в историю аэродинамики в Америке (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, 2003) ISBN 0-7567-4314-1
Джонс, RT (сост.) Классическая аэродинамическая теория . (Тихоокеанское университетское издательство, 2005 г.) ISBN 1-4102-2489-9

Дальнейшее чтение

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

Внешние ссылки

[1] Боб Аллен (5 августа 2015 г.). «Теодор Теодорсен» . НАСА . Исследовательский центр Лэнгли NACA и Зал почета НАСА . Проверено 1 августа 2017 г.

[2] Теодор Теодорсен. Тронхейм, Норвегия (Фонд Статуи Свободы-Эллис Айленд, Инк.)

[3] « Программа Коулинга: Экспериментальный тупик и за его пределами ». Историк аэрокосмической отрасли , осень 1985 г.

[4] « Поршневой двигатель – Часть 2 ». Jetrader , сентябрь/октябрь 2008 г., стр. 30.

[5] Раймонд Л. Баргер. « Адаптация теории Теодорсена к представлению профиля как комбинации подъемной линии и распределения толщины ». (НАСА TN D-8117, Исследовательский центр Лэнгли).

[6] Джон Л. Криглер. « Применение теории Теодорсена к конструкции пропеллера ». Авиационная лаборатория Лэнгли, 1948 год.

[7] «Теодор Теодорсен» . НАКА. 8 июня 2015 г. Проверено 1 августа 2017 г.

[8] Материалы коллоквиума Теодорсена 1976 года . ( Королевское норвежское общество наук ). Тронхейм: University Press, 1977) ISBN 82-00-23091-0

[9] « Относительность и классическая физика ». Галилеева электродинамика , июль/август 1995 г.

[10] Æresdoktorer. Архивировано 2 января 2014 г. в Wayback Machine . Норвежский университет науки и технологий.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

Базы данных авторитетного контроля
Международный	ВИАФ
Национальный	Германия Израиль Соединенные Штаты Швеция