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我国著名力学家(10)——谈镐生

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发表于 2015-8-11 22:49:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
谈镐生,著名力学家和应用数学家。长期从事流体力学、稀薄气体力学和应用数学研究。提出了植被流局部扩散模型;发现了网格湍流负二次幂衰减律。在自由分子流、旋翼边界层、激波马赫反射、马赫波锥相互作用和分离流等方面取得重要成果。70年代以来,他强调了力学学科的基础性,并积极指导和支持力学的基础研究,首先提出在我国建立分两级培养研究生的制度,对我国力学事业发展与人才培养作出了贡献。  

  谈镐生,1916年12月1日出生于江苏省吴县,祖籍常州武进县。父亲谈振华,清末贡生,以教书和当职员为生,有强烈的爱国主义思想,日本侵略军侵占家乡时,曾因抵制悬挂日本国旗险遭杀害,在当地被誉为民族爱国教师。谈镐生5岁丧母,学龄前由乃父教授“四书”、“五经”,10岁在苏州的小学就读,1929年进苏州中学,很快就显示出在文学、美术和数学方面的天赋,数理成绩在全班一直名列前茅。高中毕业前,他自学完微分方程、变分法等大学课程。1935年,他以优异的成绩考入上海交通大学机械工程学院,1939年获工学士学位。同年,进入成都航空机械学校高级班学习。1940年毕业后,到中国航空研究院当副研究员。两年内,他解决了滑翔机蒙布张力的测量问题,制成了张力计,并获得奖章;还与老师林致平一同发表了《正向薄板承受边压时的弹性稳定问题》等两篇论文,显示出扎实的基础和科研的才能。1945年,他通过了公费留美考试,1946年,怀着科学救国的志向,远渡重洋赴美攻读研究生。他先到加州理工学院,同年转入康奈尔大学航空研究生院,在W.R.西尔斯(Sears)教授指导下,1949年,以论文《有限翼展超音速双翼的波阻》(The wave drag of asu-personic biplane of finite span)获数学、力学和航空博士学位。毕业后,留在康奈尔大学航空研究生院任研究员,从事激波马赫反射问题、旋翼层流边界层和流体分离区问题的研究。在这些领域内取得的丰硕成果,使他迅速成为国际知名的空气动力学家。1954至1956年,他在美国诺脱顿大学任工程力学副教授,研究运动浸没体与表面波的相互作用。1956至1957年,任美国底特律大学航空工程教授,研究超气动区弹头曲线优化问题。1957年到1962年,在美国创办高等热工研究所,先后任所长和科学顾问。除了继续研究超气动区弹头曲线优化问题外,还对湍流衰减规律和植被流问题进行了研究。1963到1965年,任美国伊利诺伊理工学院教授,继续从事湍流衰减规律研究。1965年10月回国。旅美期间,曾被聘为《力学评论》(Appl.Mech.Review)、《数学评论》(Mathematics Review)和《航空学报》(J.of Aeronautical Sci.)的评论员,以及美国海军部特邀顾问。
  回国后,谈镐生担任中国科学院力学研究所研究员。这时正值文化大革命前夕,谈镐生以他的一颗赤子之心迎接了面临的种种磨难。在很不安定的环境下,他仍参加和指导了激光物理、板块运动规律、相对论热力学和稳定性问题的研究,醉心于为国家培养科技人才。1976年他就研究生和高级科技人才培养问题积极向中央献策,并率先指出力学的基础性,大力倡导力学的基础研究。
  1978年,鉴于他在学术上的成就和对祖国科学事业发展作出的贡献,中国科学院邀请他出席了全国科学大会。
  1980年,他被选为中国科学院数理学部学部委员。1981年,任中国科学院力学研究所副所长、所学术委员会主任。1984年,被增补为中国人民政治协商会议全国委员会常务委员。1975年以后,他还曾兼任过国务院学位委员会学科评议组成员,《中国科学》和《科学通报》副主编,《力学进展》主编,中国科技大学力学系主任,中国力学学会常务理事等职。

广博的、被世界公认的学术成就

  数十年来,谈镐生共发表科学论文和报告40余篇,论文内容涉及多个领域,被国内外同行广泛引用,受到国际力学界的公认。
  马赫波锥流场的相互作用理论研究1935年,A.布泽曼(Busemann)证明,对于满足一定关系的无限翼展的超音速双翼飞机,由于上下机翼马赫波锥流场间的相互作用,在零升力时,其波阻可完全消失。那么对有限翼展双翼机情况会怎样呢?这是一个比布泽曼考虑的二维问题要困难得多的三维问题。谈镐生的博士论文对上述具有全同矩形平面翼形的双翼机,采用了小扰动线性理论,将所有的激波和膨胀波都用具有自由流马赫角的马赫波来代替,从而对截面线形任意的全同双翼得到表面速度势和压力分布的积分公式,而且速度势的积分计算实际上总是只涉及机翼表面的斜率。谈镐生并且将他的理论应用到机翼截面为等腰三角形的零升力情况,给出了总阻力公式。概括地说,谈镐生的这一工作,对有限翼展超音速双翼机建立了马赫波三维流场间的相互作用理论。
  激波马赫反射问题的研究E.马赫(Mach)在1875至1889年间,从实验上首先观察到:当平面激波的入射角超过由激波强度所决定的临界角时,其反射行为便不同于声波反射,而形成三叉波型。这种现象后来被称为“马赫反射”或“马赫效应”。二次大战期间和战后,由于军事应用的推动,对于包括马赫反射在内的激波斜反射特性,从理论和实验两方面进行了深入细致的研究。40年代中期建立起来的马赫反射理论,假设三叉波型附近流动是定常的,相邻激波之间的压强均匀。这种简单理论的结果在强激波情况下与实际符合得很好,但在弱激波情况下,临界角的实验值则大于理论值。这一矛盾吸引了人们广泛的注意。当时许多人致力于三波点奇性的研究,试图建立马赫反射的局部理论,但仍不能解决上述困难。M.J.莱特希尔(Lighthill)和谈镐生等人则从总体上考虑问题,对具有激波的超声速流动,致力于求其完全解。1949年,莱特希尔对沿刚壁传播的任意强度的平面激波在钢壁近180°的转角处的衍射问题进行研究,把钢壁的小偏角作为小参量,给出了一级解。按照一级解,反射波是声波,且在三波点处强度为零。1951年,谈镐生则针对方程中出现的奇异性,采用了莱特希尔在1949年刚刚提出的变形坐标法,建立了马赫反射的二级理论,证明反射波是二级强度的激波,并给出了反射波形和反射激波强度的二级解;还得出在三波点处强度最多为三级的结论。这些结果与实验很好吻合,对核爆炸的破坏机理研究具有关键意义,并对应用数学的发展起到一定的推动作用。因而谈镐生的有关结果被摘入H.W.埃蒙斯(Emmons)主编的《气体动力学基础》(Fundaments of GasDynamics,Princeton Univ Press,1958)一书,同时还被作为变形坐标法最早的几个成功例子之一,在西尔斯主编的《高速空气动力学理论》(General Theory of High Speed Aerodynamics,Princeton Univ.Press,1954)中被提及。此外,谈镐生的反射激波强度公式后来在1954年曾被英国W.切斯特(Chester)作了进一步的发展。

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