张国藩

（1905-1975）物理力学家。湖北安陆人。1930年毕业于沪江在学，1933年获美国

1905年12月16日生于湖北省安陆县。

1925—1926年任武昌博文中学教员。

1926—1930年

探索湍流理论

张国藩的科研成果主要集中在两个方面：一是对分子物理学和原子物理学的研究；二是对湍流理论的研究。

早在沪江大学学习期间，张国藩就开始从事分子物理学的研究，并取得初步成果。1930年，他发表了《物理常数和分子力》论文，提出了液体和固体的状态方程式P—K（V－V0）/V0=RT/（V十V0）这在当时是具有独创性的。

在此基础上，张国藩于1936年发表了《从压缩系数和膨胀系数求原子半径》、《从压缩系数和膨胀系数求分子半径》两篇论文，提出利用压缩系数和膨胀系数计算原子半径和液体状态分子半径的新方法，并且运用这种方法计算了20多种固体状态的原子半径、11种烷分子的长度和苯的厚度，其结果与用原子衍射法取得的结果相符合。

张国藩的硕士论文《液体分子聚集态的理论本性及其机构》进入了对液体聚集态的研究，在当时，这一工作对液态的研究起了一定的作用。此后，他的研究工作即转入流体力学方面。

在流体力学中，湍流的研究一直是个“老大难”的问题。说它“老”，是因为这一问题已研究了近100年；说它“大”，是因为湍流是最普遍的流动，是流体力学中最重大的问题；说它“难”，是因为虽然已经过近百年无数名家的研究，但至今都还没有解决问题。

当时，在学术上有一派人认为，主要问题是：在求解纳维尔－斯托克斯方程（Navier－Stokes，简称N－S方程）时，在数学上遇到了困难，因此，关键是如何解决N－S方程在湍流情况下的求解问题。

张国藩不同意上述见解。他认为，湍流之所以研究不出结果，是因为对湍流的物理机制没有搞清楚。他坚持必须从湍流的物理本质方面进行研究，以求建立新的方程。自1933年在美国攻读博士学位时起，张国藩就开始从事流体力学的湍流理论及应用方面的研究。1935年，他的博士论文《溪流中的落体及对湍流的影响》研究了落体落到一流体中后的状态及对湍流的影响。这一成果后来被研究流态化的人所引用。例如，在D．F．奥色麦尔（Othmer）著的《流体论》一书中曾提到这一成果，并认为这是最早的从事单体被流体挟带的相互效应方面的研究。中华人民共和国成立前后，张国藩主要从事湍流的基本理论方面的研究，并有不少独到的见解。这一时期，他发表的论文较多，其中，《湍流的热性理论》一文把湍流与分子热运动相比拟，提出了湍流温度的比拟概念，并对某些问题进行了计算，得到了与实验相符的结果。此后发表的论文还有《一种湍流运动方程式》、《关于湍流阻力问题》等。这些论文一方面论证了N－S方程不能用于湍流，另一方面又提出了自己的方程与方程解，形成了独特的学术观点。张国藩的这些学术思想和研究成果，有的被国际上研究湍流的著名学者引用于他们的著作之中；有的在想法和概念上与之相似。

张国藩在潜心从事湍流理论研究的同时，特别注意运用这一理论解决中国的实际问题。

1941年西北科学院成立，张国藩是该院的研究员，他结合当时中国地学上的一个十分严重的北部沙漠南移问题，对风沙进行了研究。他用流体力学的观点分析风挟沙的运动，写出《中国北部沙漠之南移问题》一文，对沙漠在风力作用下的扩大提出了科学的论据，并呼吁对沙漠扩大现象进行控制。这篇论文当时获得工程学会论文奖。但是，在旧社会，这个问题根本得不到重视和解决。中华人民共和国成立后，党和政府对北部沙漠南移的问题非常重视，建造了大面积的防风固沙林，并取得了显著的成效。

1964年，张国藩在

1Zhang Guo fan．Falling of bodies in a stream and the effect of turbu-lence．ph．D．thesis，The State UniVersity of Iowa，1935．

2张国藩．从压缩系数与膨胀系数求原子半径．科学，1936，20（4）．

3张国藩．应用关联系数时所当注意的几个问题．气象杂志，1937．

4张国藩．中国北部沙漠之南移问题．工程，1942，15（6）：13—20．

5Zhang Guo fan．A kinetic theory of turbulence．Chinese Journal of Physics，1948，7（3）：176－191．

6ZhangGuofan．A modified metho do fite ration of the Picardtypein the solution of differ entiale quations．J．of FranklinInstitute，1948，246（6）：453—457．

7Zhang Guo fan．Solution of Prandtl’s boundary layer equation by a modified iter ation method．Science Secord，1948，2（2）．

8张国藩．试用量子统计法求湍流能谱分布式．天津大学学报，1962（11）

9张国藩．一种湍流运动方程式．天津大学学报，1963（12）

10张国藩．关于湍流阻力问题．天津大学学报，1964（16）