爱问 爱问共享资料 爱问分类
首页 > > > 《黄万里文集》.txt

《黄万里文集》.txt

《黄万里文集》.txt

上传者: 此情可待750809
1455次下载 0人收藏 暂无简介 简介 2010-07-19 举报

简介:当前资料暂无简介!

黄万里文集序黄万里教授是蜚声中外的著名水利工程学专家,今年8月是他九十华诞。作为晚辈和学生,与他相处也已经数十年了,总觉得应当做点甚么事,以表达我们对老先生生日的美好祝愿。黄万里教授一生涉猎群书,知识渊博,视野广阔,著述丰盛。他立论新颖,常常语出惊人,又能仗义执言,逆流顶风,坚持己见,独战多数每每成为学术界和舆论界争论的焦点。世间对此褒贬不一,同时,对他也朦罩着一缕缕神秘的色彩。然而,由于种种原因,他的诸多言论文章,只是散见各处,未能集于一册,供人阅读、评判和研究。近十余年来,我们在帮助先生打印整理他的讲义和文稿时,手边留下一些资料。于是几经酝酿,方才有了编辑出版这本《黄万里文集》的动议。这得到黄先生的应允,也得到泥沙研究室和水利系师友们的鼓励和支持。将我们现有的资料,经过适当筛选,编辑成册,再请先生过目审校,以期能够赶在他生日之前印出。黄万里教授早年在唐山交通大学学习,有深厚的数学和力学功底。1932年毕业以后,任浙赣铁路见习工程师。1931年和1933年长江、黄河的大水灾,促使他改行立志,学水利,治黄河,救国救民。在留学美国康奈尔大学、爱沃华大学和伊利诺大学期间,他不仅学习水利工程的科目,更潜心研读有关的水文、气象和地理等学科。1935年和1936年先后获得硕士与博士学位。1937年回国后,任经济委员会水利处工程师,四川省水利局工程师,涪江航道工程处处长,从底层的实际工作做起。1947年,担任甘肃省水利局局长兼总工程师,又兼任水利部河西勘测设计总队队长,主持陇西农田水利工程。1948年应邀去东北解放区任东北水利总局顾问。全国解放以后,到唐山铁道学院任教。1953年全国高校院系调整,方来清华大学水利工程系担任教授。1957年,他力陈黄河泥沙问题的严重性,批评苏联专家建议的三门峡水库规划是错误的。指出建库后泥沙淤积将使黄河北干流与渭河两岸大量耕地淤没,居民将被迫迁移,三门峡水库不可以修建。同年,因一篇《花丛小语》,被定为“右派”。1964年,三门峡水库因泥沙淤积严重而讨论工程改建时,他不顾自己仍然戴着“右派”帽子,积极提出改建意见。“文革”中他更遭厄运,作为“牛鬼蛇神”被扫地出门,从清华新林院的教授洋房被赶到了地板下积着陈年脏水的北院小屋,每月领得20元生活费。后又被送到江西鲤鱼洲农场“劳动改造”,1973年派到清华大学三门峡基地打扫厕所和接受批判。1978年,这时他几乎是全国最后的一名“右派”,终于也得到平反改正。以后他在清华大学泥沙研究室工作,为教师和研究生开设《统计与随机理论》、《治河方略》和《治水原理》等课程。同时继续研究连续介体动力学最大能量耗散率定律,分流淤灌治理黄河策略,华北水资源利用,长江三峡工程,以及明渠不恒定流力学等问题。九十年代以来,他极力反对长江三峡工程的开工,提出了许多十分尖锐的问题,引起世人瞩目。黄万里教授的一些学术观点和意见,常常不为人所赞同和理解,被斥之为“异端邪说”,遭到反对和批判,得不到公开发表和申辩的机会。有的在被历史证明确实是正确意见之后,仍然受到许多不公正的待遇。当然,他的见解有的不无道理,有的也确有值得商榷之处。鲁迅说过,“倘要完全的书,天下可读的书怕要绝无;倘要完全的人,天下配活的人也就有限。”但是,一个完善的社会应当有充分的大度和包容。何况,在影响到国计民生、影响到子孙后代的重大工程技术问题中,多一些对立面,多一些思考和论证,对于正确的决策和更加完善的规划设计,总是一件好事。而且有的问题认识正确与否,还有待历史的检验。如果学术上没有百家争鸣,只有长官意志和“一言堂”,必将堵塞认识真理的道路,阻碍科学技术的进步与繁荣,最后受害的将是国家和人民。数十年来,黄万里先生所经历的坎坷磨难,所遭遇的升降沉浮,在我国知识界中是十分少见的。但是,不论在甚么情况下,他对学术的严谨和认真态度,对民众父老、对国家民族的一片赤诚之心,始终没有改变。在他还戴着“右派”帽子的时候,毅然勇敢地站出来,坚持自己认为正确的意见。文化革命中,他一边接受批判和劳动改造,一边却在研究和草拟他的“治理黄河方略”。改革开放以后,他怀着极大的喜悦和高昂的热情,培养研究生,为青年教师讲课,指导他们进行科学研究。他常常感激国家给予他这么高的工资,而自责未能对国家做出多少贡献。为了水利系的课程设置,他多次找有关同志,提出应当开设“治河工程学”的建议。1998年长江大洪水以后,他更倍感焦急,责备自己过去教学方面的缺陷,主动要求重上讲台,为研究生和教师讲授治河原理课程。他对生活充满希望,坚信真理必将为人们所理解和接受,总能够保持乐观向上的精神风貌。近些年来,在他身上相继发现多处癌症。他一面积极治疗,与病魔做斗争,一面仍然醉心于长江、黄河等问题的研究,积极向有关方面提出自己的意见。他对事业执著,勇于坚持真理;为人胸怀坦荡,处事光明磊落;对晚辈关怀爱护,真诚平等相待。他在我们泥沙研究室和水利系的师生中,赢得了普遍的赞誉和钦佩。黄万里先生生活的这九十年,是多么珍贵、多么难得的九十年啊。在他九十华诞之际,我们愿以这本《黄万里文集》,表达对他的尊敬和祝福。由于时间仓促,除我们现有的资料以外,未能专门去收集其他的资料。连黄先生自己手边的资料也未能帮他进行整理。所以《文集》中所列文稿,远非先生著作的全部。但是,他对水利工程学的一些基本理论问题的研究,对黄河治理与长江三峡工程等重大问题的基本观点,《文集》尽量予以反映。另外,《文集》还收录有黄先生的部分诗词,散文和几篇记者访谈录。我们希望通过这本《文集》,可以大体了解到黄万里教授主要的学术成就和对一些重大科技问题的见解,可以观察到像他那样一代学人为追求事业、追求真理的执着、艰难和曲折的历程,也可以多少能够从中感受到他那鲜明的个性和高尚人品,欣赏到他那优雅的情趣和秀美的文采。编辑出版小组2001年8月于清华园目录序水利工程学理论钢筋混凝土拱桥二次应力设计法(唐山交通大学论文,1932年)…(存目)铆钉接头中各铆钉应力推算法(唐山交通大学论文,1932年)…(存目)混凝土沙石配合最大容重决定强度论(唐山交通大学论文,1932年)(存目)暴雨洪水统计分析(康乃尔大学工程硕士论文,1935年)………(存目)瞬时流率时程线学说(伊利诺大学博士论文,1937年)…………(存目)洪流估算(水利电力出版社,1956年)……………………………(存目)工程水文学(水利电力出版社,1957年)………………………(存目)沙流连续方程意义的简释…………………………………………………1连续介体动力学最大能量消散率定律…………………………………11连续介体动力学最大能量消散率定律的解释……………………………25TheExtremityLawsofHydro-Thermodynamics(AppliedMathematics&Mechanics,Vol.4,No.4,Aug.1983)…………(存目)论水文地貌的演变规律…………………………………………………40关于水文地貌演变的力学分析和统计分析……………………………44地貌演变与治河原理……………………………………………………48增进我国水资源利用的途径……………………………………………61关于以堰流水位量测不定流问题………………………………………72论降雨、川流于水资源的关系…………………………………………77TheVelocityProfileFormulaalongSectionofOpenChannelFlowDeterminedbyTheLawofMaximumRateofEnergyDissipation…82论现行明槽水流的力学分析……………………………………………96水经论丛治水原理……………………………………………………112致教育部高等教育司的一封信…………………………………………158黄河治理对于黄河三门峡水库现行规划方法的意见……………………………159改修黄河三门峡的原理和方法(1964年9月)……………………(存目)论分流淤灌策治理黄河…………………………………………………165论黄河断流及其对策……………………………………………………187论黄淮海河的治理与华北平原的整体开发……………………………191我看《黄河治理开发纲要》……………………………………………198论江河淮海综合治理……………………………………………………203在水利部召开的《黄河的重大问题及其对策》讨论会上的发言……208三峡工程论长江三峡大坝修建的前提……………………………………………213怎样决定三峡大坝是否修建?…………………………………………220长江三峡高坝永不可修的原由简释……………………………………225关于长江三峡砾卵石输移量的讨论……………………………………240关于长江三峡砾卵石输移量的讨论(续)……………………………250吁请长江三峡大坝即日停工!此坝决不可修!………………………265关于长江三峡修建高坝可行性问题……………………………………267诗文拾零花丛小语…………………………………………………………………273《治水吟草》自序………………………………………………………277右冠残草30首…………………………………………………………279治河咏怀15首…………………………………………………………289忆旧感怀26首…………………………………………………………299漫游闲咏29首…………………………………………………………308许伯伦先生墓志铭………………………………………………………318敬和克木先生惠诗………………………………………………………319魏明初先生墓志铭………………………………………………………320先师罗公建侯讳忠忱廿年祭……………………………………………321哭长江三峡大坝开工……………………………………………………323黄万里自述………………………………………………………………324黄万里简历………………………………………………………………326记者访谈录不重水文,何来水利?(宜宏)…………………………………………327黄万里:洪灾过后谈治水(伍诗一)…………………………………330“右派教授和他的江河缘”---访清华大学水利系教授黄万里先生…333但教莫绝广陵散―记水利专家黄万里(赵诚)…………………………340补遗水利工程学理论沙流连续方程意义的简释*目的:本文通过沙流连续方程这一课题,企图说明近代水沙合体流(固体和液体混合流TwoPhaseFlow)力学和长流程河工模型试验理论还很幼稚,甚至还没有能成立。内容采用了浅易的方法解释,为了帮助年青同志普遍地理解;也请大家指正,提出不同意见,公开讨论。沙流连续方程的释义在水沙流动力学中,在水沙流模型理论中,沙流的连续方程普遍地采用了拉波拉斯Laplace方程:?qs?x+???Hb=0?t(1)见Великанов,ДинамикаРусловыхПомоковⅡ304页Ливи,ДинамикаРусловыхПомоков243页Yalin,TheoryofHydraulicModeds183页《河流动力学》武汉水利学院讲义,及窦国仁讲义等。式中qs为单宽输沙率,Hb河床底面平均高程,??床沙带有空隙的干容重,x流程,t时间。这一方程假设Q和水流中含沙浓度在各断面上并不随时变化,是错误的;它在中外至今普遍地应用,产生了并正不断地产生着不良的结果。这是水动力学中最基本最简单的第一个方程。下面作简明的解释。这个方程是仿照了水流或水沙混合流的连续方程而成立的。公式*讲义,1975年初稿,1977年重写。1?q?h+=0(2)?x?t(2)对水流是正确的,但准确的沙流方程应是泊桑Poisson连续方程:?qs+???Hb=?=?(sh)(3)?x?t?t(式中q―单宽水流率,h水深)其意义无非是,根据物质不生不灭的公理:当?qs一定时刻t,在dx流程内,输沙率的沿程增值dx和河床在同一地点堆高起来?x的沙量增率???Hbdx,一定等于这一时刻、这一地点来自水流中挟沙率的减值?t?(sh)?dx。(式中s为含沙浓度)。在现行沙流连续方程(1)中,却把末项假设?t为0:?(sh)=0?t?qs也就是假设输沙率qs的沿程增值dx是全部从河床上冲起来的沙量增率?xdx????Hbdx,而水中的挟沙率=?(sh)则为0,或sh始终随时不变。这不符合任?t?t何河中水沙流的实际情况,是没有根据的。?Hb试想,当河床淤高时(?t>0),沙是从哪里来的?不是先得从河床上的水流含沙sh里供给的吗?那么怎么可能sh本身却不也随时而变呢?怎可假设完全?Hb来自上游多送了的沙所淤的呢?又当河床冲深时?t<0,当然冲起来的沙首先去加大其顶头上的sh,然后再靠水流把它部分输送下去,怎可假设全部冲起来的沙恰恰都输往下游呢?作者曾绘过黄河、渭河、丹江上许多Q(流率),V(流速),s,Qs,Hb等的时程线,把它们套在同一t轴(见附图1),没有一张图不显示s?s是随着Q,Qs,V,Hb等一起改变着的,而且其变率特殊地大,决不能把它假?t设为0。2由图可见:?????Q?V(1)?0,~,,……(后段?~t线可能因?未测准,有问题。)?t?t?t?t(2)当H,Q,V增时,?=s,d50跟着加大,而Hb减小,即河底冲深;当H,Q,V增时,?=s,d50跟着减小,而Hb加大,即河底淤高;(3)洪水发时,粗沙冲起;洪水过后,细沙铺面。图1渭河临潼站各水力因子的变化(1966年8月31日~9月10日)3从实测资料的图线里,可以看到,只有在枯水期或汛期的尾水段,在近乎恒定流的情形下,当Q,Qs,Hb变化极小时,s才可能也变化较小,但其时河床也根本并没有显著的冲淤。约一个世纪以来,数学家们致力于解出拉波拉斯的偏微分方程,作了一些简化的假设就可能解出。但人们没有去考虑这种假设所引起的脱离实际情形的错误。下面是作者以前分析沙流连续方程的结果:s按q=qs,q=Vh,V=dx,代入式(3)得dt?s?q?H?h?sq+s+??b=?s?h?x?x?t?t?t?s移项,Vh?s?H?+h+??b=?s??q?h?+??x?t?t??x?t??q?h?x按式(2),+=0,双代入V=?x?t?th??s?sdx乃得+=????Hb???t?xdt???thbds?H=???(4)dt?t这一简单方程的物理概念可以这样解释:令b=流宽????bhdsdx=?b??Hb?dxdt?dt?或(bh?x)?x,ttbs=?(b?H?x)??(5)此式的意义是,当一定时刻含沙浓度s在水体(bh?x)里沿程?x过了?t时间所增加的输沙重量微量(bh?x)?x,ts一定就是从这一地点x处河床里所冲起来的床沙tb微量?(b??H??x)乘以其具有空隙的床沙容重??所得的沙重增微量tb?(b,?H??x)??。换句话说,就是,当一定时刻t从一定地段?x在相应时段?t冲起来的沙重增微量,就是当时当地水流中本身所加浓的沙重,以及沙重沿程随时增加的输沙微量;否则沙到哪里去了呢?或沙从哪里来的呢?下面再作一图例说明,使读者心中完全明确,目前流行的沙流连续方程是极其错误的,它错误地引4导了连续方程在水动力学中的应用途径,连带模型比尺的理论一起导入了错误的途径。设在某段水沙流中水宽1米,水深h=1米,每粒沙的直径和容重都是一样的,如图2所示。设开始水沙流是恒定的、均匀的,在时段?t内有4粒单位沙(q?t=4)通过断面。接着河底平均冲深了?H=?0.03米。在河底上每米河宽、stb沿程?x的平原上原来铺着100粒单位沙。(图中画了10粒,每米河宽有10行)根据式(5)(11?x)?x,ts=?(1(0.03)?x)100因此有?x,t,s=3粒单位沙冲了起来。图中画的是2粒冲到顶上水里加浓了水中?(hs)??q?含沙浓度,=?t?x=2粒单位沙;另外1粒顺流而下,就是?q?t,?sdxdt?=1?t粒单位沙。s??x?其次,我们来讨论连续方程在水动力学中的作用。这方程仅仅是水沙质量在运动中的守恒性质,还没有触及力和能的守恒分析,后者将依靠运动方程。????Hbdtdx=???(1??H?x)代表在床面b?x(b=1)上在一定时间?t内冲起的?tt5????沙重。hdsdtdx=h?s+sdx?dtdx?(?s)[1h?x]+(?s)[1h?x],代表这床面dt??t?xdt?tx上h水深中同时间内加浓了沙重及当水沙流穿过这一体积时增多了的沙重。当此式和运动方程联解时,若忽略掉最后这一项,结果就不合理了。沙流连续方程在模型理论中的应用拿式(4)、(5)和错误的式(1)比较,模比的关系就大大分歧了。按式(1)得出错误的模比关系是s?=?t?q?Hb???s?x(见Yalin183页)(6)在长江模型中则是?t=?x?????12??(7)hs若按正确的式(4)则是?h?hb??H=?????s=?s???(8)从前述简明的物质不生不灭的公理出发,同流程内、同时间内冲起来的沙量一定就是水沙流中增加的总沙重。所以??H????=?h???s,式(8)应是没有疑义的。这里根本不涉及时间比尺?t和流程比尺?x。显然,连续方程是根本不能用来定时间比尺?t的。?t是先已由长度比尺?L和流速比尺?V按佛路德定理决定了的。决不可用错误的式(7)去另外定?t。这样在长流程中就会违背水流模比定律――佛路德定律――的规定,整个失掉了模型试验的灵魂,使试验的结果没有意义。正确的连续方程对于模比理论应该指引出正确的模型设计。式(4)所导出的式(8)简单明了地指出,由于水深比尺?h和冲淤深度比尺??H可取同值,??H=?h,因此含沙浓度比尺?s应和床沙带有空隙的容重比尺???一样:6?s=若取??H=??H?h=?h????(9)(10)则?s=???(11)??对于均匀的粒径是不随其大小而变的,只有大小参杂的泥沙,因空隙减小而??增大。但当水落时,淤积必先粗而后细,同时的床面铺沙大致具有相近的粒径,所以???可以假设近似一常数,因此同时刻的?s也是一常数。所以,连续方程对于含沙浓度比尺?起着确定的作用,若取?=?,它规s?Hhs定?必须等于???=。在本校承试的长江模型中???1.30=1.95,那么,除非采0.665用??H??h,?s也必须定为1.95,而现在采用的模比是根据费里卡诺夫的悬浮功?VJ?公式s=?s?,?=s=0.0852,比1.95差23倍,也就是比合s?s????m??s???理的浓度加大了23倍。这样,时间比尺?t就从合理的28.3扩大到650,加大了23倍。但若??H仍用??H依据连续定律,只要??H=?h=175,就违反了连续定律,是不合理的。所以,=?h=175,式(10),只可能采用?s=???=1.95,(式11),再没有采用s的另一个比尺的自由度了。简言之,?s可由???按连续方程定出,毋须另从运动方程推算了。笔者认为,也可以不必按式(10)?H和h采用同一比尺。由于河床的冲淤只占水深的一小部分,改变?H的比尺使??H??h,不会显著地影响水流的性质。我们可以按某一正确的沙流运动方程(但不是费立加诺夫的)来定出另一个?s,然后采用??H=?h?s???(8)但不改变?t。这样,既遵守佛罗德定理,也遵守连续定律。例如在长江模型里,7若采用了?s=0.0852????=1.95,同时用了?h=175,则必须采用=175??H0.0852=7.65,而决不可仍用??H1.95=?h=175了。这就是说,我们在模型里量出的淤积深度只应该乘上7.65倍来得出长江里实际的淤深,而不应乘上?h=175,那样就夸大了23倍,违背了连续定律,与实际是不会符合的。尽管我们采用了过大的时间比尺?t=650,把时间再缩小23倍,使?s=0.0852,浓度s也再加大了23倍,但在模型里,如同在长江原体里那样,仍只会遵守着连续定律的。它乃是自然规律,不可能由于错用了?t而遭到破坏的。客观规律限定我们按照??H=7.65而不用175去推算淤沙厚度。b若采用???=?s=1.95,则??H=?h=175;?hb若采用??=?s=0.975,则??H=2?h=87.5;若采用???=?s=0.195,则??H==17.5;余类推。b10bb所以,连续方程对沙流的作用是指出??H与???的关系。不按??H=?h来定高度比尺,就额外提供了一个自由度。我们可以利用连续方程,在没有一个合理L?h的浓度公式去制定?s时,去寻求?s:仍按?t=????1=28.3以严格遵守佛罗德b定理,试用一系列不同的???各按式(8)算出??H,把结果和实测的验证,采用其中一个最接近原体资料的???。这样,我们利用了连续定律去替代那个未知的沙流运动方程。但在长流程模型中,由于水沙流在不定流中的变形,同一个?s未必能代表不同断面的情况,这是一种根本性的困难。8结论??1.在沙流连续方程中假设水中含沙浓度s不随时而变(=0)是错误的。b?t必须用泊桑方程,不能用拉波拉斯方程来建立沙流连续方程。2.沙流连续方程限制着含沙浓度s的模型比尺?s和床沙干容重比尺???成一b定比例:若??H=?h则必须?s=???。但仍可改变?s????,这样做,??H必须相b应地改变为??H=?h?s/???。所以,沙流连续方程提供的是运移泥沙和床沙间的几何比尺。ds?H3.沙流连续方程可列成h=???b。式中两边同是时率,根本不能用来定时间比尺?tdt?t。中外各家用?qs?x=????Hb?t=0来定?t是错误的。按?s?sxstx?=?stx1?t?t2111t2?t1txdsstx?s=2211dtt2?t1s4.时间比尺?t是先由水流的条件决定了的。依据佛罗德定律,h?t=?L/?V=?L/?12,它不依赖沙流的情况如s,q等等。改变时间比尺?t,就会在长距离流程后的断面上破坏佛罗德定律,也就是改变了原体中的水流条件――势能和动能的对比关系,使试验失掉了根本的模拟依据。5.试验中把非恒流简化为恒定流是不许可的。这样,在几段恒定流之间反?Q而插进了一些更大更陡的流率的变率。这种剧烈的变率正是发生剧烈的紊动?t??和骤淤骤冲(走沙)的原因,在前图线中和模型试验里可以看得很清楚:?t和?Hb?t9?Q都跟着一起剧变。决定河槽冲淤大小的决不是所谓挟沙能力或最大浓度s,?tmax?Q?H?V由给定的流速V所制定的;而恰恰是那些剧变率,,。这也是“超?t?t?t饱和浓度”的成因。研究泥沙运动必须打进水沙非恒定合体紊流的分析,没有这样做,就是40年来泥沙运动理论始终幼稚的原因。10连续介体动力学最大能量消散率定律*摘要本文对连续介体动力学中现有诸经典守恒定律作为第一类定律以外,提出另一最大能量消散率定律作为第二定律。惟有两类定律同时应用。才能解答一动力学问题。这个新定律也可引伸到分子物理学的范畴。文中建立了流体动力学和应用水力学第二定律的一般方程,并证明了固体力学中卡斯的格里诺最小功学说及应用水力学中培纶格―波丝最小特定能量学说为第二定律的推论。一、连续介体动力学第二定律通论在连续介体动力学中,固体、液体或气体在外力的作用下,通过空间的运动或变形通常以自然界的守恒定律,即质量守恒定律和动量守恒定律列式描述(有时也用到能量守恒定律,但这可以从后者导出)。这些定律,以几个偏微分方程表达,应用于质量在空间X、时间t微小的宏观基本体积之上。在固体弹性力学中,这些定律以平衡方程与协调方程表达,在流体力学中则以连续方程和运动方程表达。除了存在联解诸偏微分方程的困难外,在对各基本体积分时,除非先给出了一些必需的积分极限函数外,诸未知量仍属不定之数。其理由如下:在机械运动里,凡储藏着的能有两类:动能和势能。当诸守恒定律应用于一微小基本体积时,这两种能量的空间、时间积分极限必先各别给出,才能定出诸未知向量。如固体动力学中的应力与应变,流体动力学中流速、压力与密度。但应用守恒定律的总能量,可有无穷动能和势能之组合。每一组合对物质运动独立系统中的应力、应变场各有一解。能量守恒定律所给出的概念仅是,空间运动中总能量、包括所消散的能量,将守恒不变。因而无从藉此单独地定出未知向量。*手稿,1976年~1982年。11所以必须另外设法寻求总能量中动能和势能分别的组成部分。在固体力学中通常假设荷载极缓慢地增加,这是按静力的形势分析一个实际属于动力的问题。其意义是,荷载始于零值,经缓慢地增加,直达一终值而止。其间全组力量,包括惯性力在内,基本上维持着平衡的状态。所有质点的速度在变形中近于零,而这样缓慢地施加的荷载所作之功恰等于变形所储存之能量。这样,就有两种实际存在的能量被忽略掉:施载过程中的动能,及当物体在运动或变形过程中通过阻力所转化或消散的热能。若将这两项能量计入,则分析各点应力、应变的问题,便为动力所不定,这不仅对于拉杆之简例如此,对于具有静不定多余杆件的繁复结构,更是如此。在流体动力学中,试以最简单的一元流为例,在应用两守恒定律于水流两个垂直横断面之间以定出水深与流速(亦即势能与动能)之前,必先给知下端断面上的――即所谓整个流体的控制断面上的――水深与流速。这里所需的水位~流率关系通常藉缺口或管口的经验公式或通过水文测验定出。虽然同样两个守恒定律用于同样两个横断面,而不同的控制将会给出不同结果的水深与流速。所以,在自然界里除了守恒定律之外,还存在着连续介体动力学的另一定律尚待阐明。缺了它,就无法解答运动的问题。各守恒定律可归纳为连续介体动力学的第一类定律,连续介体动力学的第二定律阐述如次。凡属固体、液体、气体或其他临界物体连续介质独立系统的整体,以给定的初始和边界条件,在外力作用下运动时,其所有质点将随时按整体机械能产生最大的热能转化率,即消散率,形成其应力场和应变场,或者流速场、压力场和密度场。这一定律本身是一不待证明的公理,但也可从变分原理推导出来(见附录)。它符合热力学第二定律:凡独立系统的熵总是趋向着一个最大值。这正象连续介体动力学中能量守恒的定律之应用于热力学第一定律。下面将证明,这一定律的推论在固体力学中是卡斯的格里诺最小功学说(Castigliano’sTheorem),在应用水力学是培纶格一波丝最小特定能量学说(Belanger-BossTheorem)。第一类的诸定律指出自然界物体的质量和能量等在运动中守恒的规律。第二定律则指出运动中用于阻力所造成的能量散发率或递减率一定随时成为最大的规律,其间机械能之转为热能具有热力学的不可逆性。第二定律指明了自然界各种12运动,不论在机械的、电磁的或化学的过程中能量发生变化的方向和数量。严格地说,熵S和温度T可能受到外界环境对于系统、或由于物体内分解和电离,额外地增减了热量所产生的影响。这里假设所有这些情况维持不变,或其影响细微,可以忽略不计。如前所述,在固体力学里,物体在荷载之下,当任何时刻t,其总的能量变率P=dE是由下列三部分组成的:储藏着的变形能量变率dES,动能变率dEK,dt和机械能转向热能的消散率dEd。dtdtdt=++P=dEdESdEKdEd(1)dtdtdtdt通常我们忽略掉上式中最后两项,假设荷载所作之总的功(W=E)即等于储藏着的变形能量ES。从动力学角度来看,运动中储藏着的能量为两部分所组成:势能ES和动能EK。第二定律指出,整个连续介体在运动中任何时刻由于阻力或变形所消散为热能的变率总是最大:dEd=最大dt(2)因此,在给定的荷载率或给定的P=dE下,储藏着的总能量变率必为最小:dtdES+dEK=最小(3)dtdt假定荷载极慢地施加,使其动能变率近于零:dEK=0dt(4)S=dEdEdW乃得==最小(5)dtdtdt通过对荷载全时段的积分,得ES=E=W=最小(6)这就是卡斯的格里诺最小功学说的表达式,广泛地应用于对静力不定的结构物的应力分析。13上面的解说指出了卡斯的格里诺最小功学说的约略性和限制程度,亦以见连续介体动力学第二定律在原理上的普通性。这个定律可能影响到开创动力弹性力学的一个新的领域,人们或将从而觉察连续介体动力学并非一门已臻完善的学科。关于固体力学这方面的论说将另有专文叙述,后面将专论述流体力学范畴内的第二定律。近代基于统计学理的分子学说业已相当发展,足为宏观的连续介体力学导向一个新的领域。在另一方面,连续流体的概念提供了一个理论性模型,便于对物理学某些部门作出数学分析。例如近年创始的为原子核所作的液体模型,核中包括有粒子和中子。根据这些观点,作者认为第二定律的含义可以伸展如次。在独立系统的物理中,在给定的初始与边界下,所有相互作用着的分子总是这样地运动着,使整体总机械能转化为热能的能量变率随时产生着全系统的一个最大的熵。同样,在勃朗运动里,浸在液体中的宏观微粒,由于和液体分子相撞所造成的内部热震变,总是表现着一种随机性的运动。由于这种运动明显的不规则性,这一问题从来都是按现象的偶然性处理的。另方面,设想每一微粒的运动可能以拉格朗奇坐标来表达,那么,最大总热能转化率的第二定律,原则上,对第一微粒可以各按其片面的最大,提供一个偏微分方程。所有这些方程的联解可从现象的必然性定出各微粒的运动向量。这样,对勃朗运动的随机分析,便能完全地概括出两种对立的表达方式,组成了宇宙间基本辩证法则中一组对立的统一。二、流体力学的第二定律在流体力学里,无磁极液体在不可压缩情形下的质量和能量守恒定律(第一类定律)是分别以拉泼拉斯连续方程j=?(U?Xi+uj)=0(7)和纳芙叶一司笃克斯运动方程i=?(U?ti+u)+(U+uj)=?(Uji?Xii+u)1412?=Xi??(P+p)+v(Ui2i+u)??Xi?Xj(i=1,2,3)(8)描述的。式中Ui+ui或Uj+uj代表流速场的各卡氏坐标分速,其中平均流速场Ui=Ui(Xi,t)为空间位置Xi和时程t的函数,紊流脉动ui为相同变数的三个随机函数,其均值皆为零。同样,P+p为具有流体恒定密度?的压力场。Xi为体积力场的分加速度,v为运动学粘度。全以标准卡氏坐标符号表示。上列各式可以分成两部分。关于平均流的是?U=j=0?Xj(9)?Ui+U?Ui=X1?P?2U?2ij?+vi?uui和?ti?Xj??Xi?Xj?Xj(i=1,2,3)(10)最后一项―uiuj=?ij代表由紊流脉动所兴起的、作用在平均流上的雷诺应力。多了这项,就添了些未知数,致使平均运动的四个方程不足以定出四个未知数P和Ui。紊流脉动的连续方程和动量方程是?u=j=0?Xjj和?ui+uj?ui+u??Ui+?uiuj?uiuj(11)?t?Xj?Xj?Xj?Xj1?p?2u=?+vi(j=1,2,3)(12)2??Xj?Xj15由此可见,这一组数式是不定性的,任何紊流问题安全的数解超过了近代计算机的能力,致使紊流的分析在很大程度上依靠试验。更有进者,这些公式是应用在某一空间Xi和时程t的流体中极小的宏观体积dX1dX2dX3上的。当流动时,所有这样的小体积是在孤立系统整个流体中在给定的初始和边界条件下相互约束的。若可能积分,则当积分之前,必先定出全系统下端控制断面的流程位置xC及在明槽中从xC处水面高程ybm起始的水面线,或管流中从xC处压力PC起始的沿程压力线。(以下有时用x,y,z来代表Xi)。下端断面xC处不同的控制,亦即不同的槽底高程ybc或压力PC,虽然同样应用两个恒定定律计算,会对上述产生不同结果的流速和压力。所以,诸守恒定律虽属必需,但不仅由于公式联解之困难,且仍不足以完全地描述流体运动的现象。在明槽流中,若槽底坡降向下游渐增,流到某一位置总会有一个控制断面,那里的平均流速等于坡速,从此以下流态变为射流,各质点好象分散似地个别流出。这个断面就是独立系统缓流整体的下端断面,其中各点的流速皆小于波速,而压力则三向齐等。兹将流体动力学第二定律,即最大能量消散率定律申说如次。流体或参有固体的多种流体在一独立系统内,在给定初始或边界条件下流动时,在任何时刻的密度、速度和压力总是这样地分布,使得系统整体的能量消散率随时为一最大值。能量消散率,亦即每单位质量当时程t机械能转化为热能的变率是[1]?E+???U1??v=??i??j2?U?+????u?j+?ij2?u??+??j(13)?t?t2???Xj?Xi???X??i??其紊流的整体均值则为??E??1??U2?U??j??u??X2?u?+=v??i+i?+?i+=j??(14)??t?t2???X???i?Xi???X?X????E??式中为由于平均流速梯度、为由于紊动流速梯度每单位质量的能量消耗?t?t率。前者较之后为量甚微,可以忽略不计,因此消散率可简单地表达如下:16??1?u2??u??X?X=v?i+=j?(15)?j?t2??i?其紊流的整体均值则为??1?u2??u??X?X=v?i+=j?(16)?j?t2??j??EMT???M?按照流体力学第二定律,独立系统整体总的能量消散率?t大:?=??t?随时为最??EMT???M=O?yO?X?Z2XCybmZm???dzdydx?t?tbO?t?XCybmZm??u?u??i=j?dzdydx=最大(17)=?X?y?Z??+??2ObOO?xjxi?前列各式中粘度?=??,注脚O及m表示积分极限。此式若无横线也适用于任一时刻的能量消散率。按最大极限的必需条件:??E?d?MT?=0(18)??t?在给定的边界条件里,明槽的立体几何表面可以下式之一表示:bbzb=zb(x,y),或yb=yb(x,z)(19)式中yb为槽面某点的铅直坐标,zb为这点的槽宽,明槽的深水线纵剖面可以下式表示:ybo=ybo(x,zb=0)=ybo(x)(20)从式(18)可得三偏微分方程:?2E?2E?2EMT=0,MT=0,及MT=0(21)?xc?t?ybm?t?zbm?t17ybmjzb(x,yb)??uxc2??u?或???i+=j?dzdy=0?ybo(x)obm??x?bb??u?xj?2??x=0ybmzx(y,z)?iuj?j?o?o??x+?xj?dxdz?2=0y=ybozbm(22)?cbmb?u??xy(x,z)?iuj?bo和?o?y??2bm?xj+??xj?dydx=0z=0在原则上,这三公式可解出三个隐函数,其中一个是重复的。1bmf(y,xc)=0,f(y,xc)=0(23)从式(19)xC处的边界条件给出另一式:cbmzbm=zbm(x,y)(24)最后,式(23)和(24)之联解,将在原则上定出控制断面的位置xC,以及那里的水面高程ybm和水面宽zbm等。在二元流中,式(15)、(16)及(17)将分别简化为下列形式,这里采用了普通的符号:??1???u?22??v?22??u?v??=??2??+2??+?+??(25)?t2????x???y???y?x?????1???u?22??v???u?v??=???2?+?2?+?+??(26)?t2????x???y???y?x??????xcybm???u?222??v???u?v??及M=????2?+?2?+?+??dydx=最大(27)?t2xb

《黄万里文集》.txt

《黄万里文集》.txt

上传者: 此情可待750809
1455次下载 0人收藏 暂无简介 简介 2010-07-19 举报

简介:当前资料暂无简介!

黄万里文集 黄万里教授是蜚声中外的著名水利工程学专家,今年 8 月是他九十华诞。作 为晚辈和学生,与他相处也已经数十年了,总觉得应当做点甚么事,以表达我们 对老先生生日的美好祝愿。黄万里教授一生涉猎群书,知识渊博,视野广阔,著 述丰盛。他立论新颖,常常语出惊人,又能仗义执言,逆流顶风,坚持己见,独 战多数每每成为学术界和舆论界争论的焦点。世间对此褒贬不一,同时,对他也 朦罩着一缕缕神秘的色彩。然而,由于种种原因,他的诸多言论文章,只是散见 各处,未能集于一册,供人阅读、评判和研究。近十余年来,我们在帮助先生打 印整理他的讲义和文稿时,手边留下一些资料。于是几经酝酿,方才有了编辑出 版这本《黄万里文集》的动议。这得到黄先生的应允,也得到泥沙研究室和水利 系师友们的鼓励和支持。将我们现有的资料,经过适当筛选,编辑成册,再请先 生过目审校,以期能够赶在他生日之前印出。 黄万里教授早年在唐山交通大学学习,有深厚的数学和力学功底。1932 年毕 业以后,任浙赣铁路见习工程师。1931 年和 1933 年长江、黄河的大水灾,促使 他改行立志,学水利,治黄河,救国救民。在留学美国康奈尔大学、爱沃华大学 和伊利诺大学期间,他不仅学习水利工程的科目,更潜心研读有关的水文、气象 和地理等学科。1935 年和 1936 年先后获得硕士与博士学位。1937 年回国后,任 经济委员会水利处工程师,四川省水利局工程师,涪江航道工程处处长,从底层 的实际工作做起。1947 年,担任甘肃省水利局局长兼总工程师,又兼任水利部河 西勘测设计总队队长,主持陇西农田水利工程。1948 年应邀去东北解放区任东北 水利总局顾问。全国解放以后,到唐山铁道学院任教。1953 年全国高校院系调整, 方来清华大学水利工程系担任教授。1957 年,他力陈黄河泥沙问题的严重性,批 评苏联专家建议的三门峡水库规划是错误的。指出建库后泥沙淤积将使黄河北干 流与渭河两岸大量耕地淤没,居民将被迫迁移,三门峡水库不可以修建。同年, 因一篇《花丛小语》,被定为“右派”。1964 年,三门峡水库因泥沙淤积严重而讨 论工程改建时,他不顾自己仍然戴着“右派”帽子,积极提出改建意见。“文革” 中他更遭厄运,作为“牛鬼蛇神”被扫地出门,从清华新林院的教授洋房被赶到 了地板下积着陈年脏水的北院小屋,每月领得 20 元生活费。后又被送到江西鲤鱼 洲农场“劳动改造”,1973 年派到清华大学三门峡基地打扫厕所和接受批判。1978 年,这时他几乎是全国最后的一名“右派”,终于也得到平反改正。以后他在清华 大学泥沙研究室工作,为教师和研究生开设《统计与随机理论》、《治河方略》和 《治水原理》等课程。同时继续研究连续介体动力学最大能量耗散率定律,分流 淤灌治理黄河策略,华北水资源利用,长江三峡工程,以及明渠不恒定流力学等 问题。九十年代以来,他极力反对长江三峡工程的开工,提出了许多十分尖锐的 问题,引起世人瞩目。 黄万里教授的一些学术观点和意见,常常不为人所赞同和理解,被斥之为“异 端邪说”,遭到反对和批判,得不到公开发表和申辩的机会。有的在被历史证明确 实是正确意见之后,仍然受到许多不公正的待遇。当然,他的见解有的不无道理, 有的也确有值得商榷之处。鲁迅说过,“倘要完全的书,天下可读的书怕要绝无; 倘要完全的人,天下配活的人也就有限。”但是,一个完善的社会应当有充分的大 度和包容。何况,在影响到国计民生、影响到子孙后代的重大工程技术问题中, 多一些对立面,多一些思考和论证,对于正确的决策和更加完善的规划设计,总 是一件好事。而且有的问题认识正确与否,还有待历史的检验。如果学术上没有 百家争鸣,只有长官意志和“一言堂”,必将堵塞认识真理的道路,阻碍科学技术 的进步与繁荣,最后受害的将是国家和人民。

第1页

  • 相关资料
  • 该用户的其他资料
  • 名称/格式
  • 下载次数
  • 资料大小
  • 名称/格式
  • 下载次数
  • 资料大小

用户评论

0/200
暂无评论
上传我的资料

资料阅读排行

关闭

请选择举报的类型

关闭

提示

提交成功!

感谢您对爱问共享资料的支持,我们将尽快核实并处理您的举报信息。

关闭

提示

提交失败!

您的举报信息提交失败,请重试!

关闭

提示

重复举报!

亲爱的用户!感觉您对爱问共享资料的支持,请勿重复举报噢!

全屏 缩小 放大
收藏
资料评价:

/ 349
所需积分:0 立即下载
返回
顶部
举报
资料
关闭

温馨提示

感谢您对爱问共享资料的支持,精彩活动将尽快为您呈现,敬请期待!