オズボーン・レイノルズ

教授 オズボーン・レイノルズ フランス
1903年のオズボーン・レイノルズ
生まれる	( 1842-10-23 )1842年10月23日 ベルファスト、アイルランド
死亡	1912年2月21日(1912-02-21)（69歳） ウォッチット、サマセット、イングランド
国籍	グレートブリテン及びアイルランド連合王国
母校	ケンブリッジ大学クイーンズ・カレッジ マンチェスター・ヴィクトリア大学
知られている	流体力学、レイノルズ数、レイノルズ平均ナビエ・ストークス方程式、レイノルズ応力
受賞歴	ロイヤルメダル（1888年） ダルトンメダル（1903年）
科学者としてのキャリア
フィールド	物理学、機械工学

オズボーン・ レイノルズ（1842年8月23日 - 1912年2月21日）は、アイルランド生まれの^{[1] [2] [3]}イギリス人^{[4]であり、}流体力学の解明における革新者であった。また、固体と流体間の熱伝達に関する研究により、ボイラーと凝縮器の設計に改良がもたらされた。彼は、現在のマンチェスター大学で生涯を過ごした。

オズボーン・レイノルズはベルファストで生まれ、その後すぐに両親とともにエセックス州デダムに移住した。^[5]父のオズボーン・レイノルズ牧師はケンブリッジ大学クイーンズ・カレッジのフェローで、校長や牧師として働いていたが、非常に有能な数学者でもあり、力学に強い関心を持っていた。父は農業機械の改良に関する特許を数多く取得しており、息子は父親が少年時代の主任教師だったと語っている。レイノルズは幼い頃から力学の研究に適性があり、それを好んでいた。10代後半、大学入学前の1年間、ストーニー・ストラットフォードの有名な造船業者エドワード・ヘイズの工房で徒弟として働き、沿岸蒸気船の製造と艤装の実務経験を積んだ（そのため、流体力学を理解することの実用的価値を早くから認識していた）。^[6]

オズボーン・レイノルズはケンブリッジのクイーンズ・カレッジに通い、1867年に数学の7番目の学長として卒業した。 ^[7]彼がケンブリッジで数学を学ぶことを選んだのは、1868年に教授職に応募した際の彼自身の言葉によると、「私は物心ついたころから力学と、力学という科学の基礎となる物理法則に抗いがたい愛着を持っていた。……私はさまざまな機械的現象に興味をそそられ、その説明には数学の知識が不可欠であることに気づいた。」^[8] ケンブリッジ大学を卒業した直後の1年間、彼はロンドンの土木工学会社ローソン・アンド・マンサーグに再び就職し、ロンドン（クロイドン）の下水輸送システムに携わる土木技師として働いた。^[6]

1868年、彼はマンチェスターのオーウェンズ・カレッジ（現在のマンチェスター大学）に新設された土木・機械工学科長に任命され、^[6] その年、イギリスの大学史上初めて「工学教授」の称号を得た教授の一人となった。この教授職はマンチェスター地域の製造業の実業家グループによって新設され、資金提供されていたが、彼らは25歳のレイノルズを教授職に選ぶ際にも主導的な役割を果たした。^{[8]レイノルズはその後もずっとオーウェンズ・カレッジに在籍し、1880年に同カレッジは新設された}ヴィクトリア大学 の構成カレッジとなった。^[6]

レイノルズは1877年に王立協会の会員に選ばれ、 1888年にロイヤルメダルを授与された。彼は1905年に引退し、1912年2月21日にサマセット州ウォッチットでインフルエンザで亡くなった。^{[8] [9]彼は}ウォッチットのセントデクマン教会 に埋葬された。^[9]

レイノルズが最も有名に研究したのは、パイプ内の流体の流れが層流から乱流に移行する条件です。[ 6 ] 1883年^に レイノルズは、大きなパイプの流れの中心に小さな着色水の噴流を噴射して、さまざまな流量での水の流れの挙動を調べるという古典的な実験で、乱流への移行を実証しました。

大きい方のパイプはガラス製で、染色された流れの層の挙動を観察することができ、このパイプの端には、チューブ内の水の速度を変えるための流量制御バルブがありました。速度が低い場合、染色された層は大きなチューブの全長にわたってはっきりと残りました。速度が増加すると、層は特定のポイントで分解され、流体の断面全体に拡散しました。これが発生したポイントは、層流から乱流への遷移ポイントでした。

これらの実験から、動的相似性を表す無次元レイノルズ数（慣性力と粘性力の比）が生まれました。レイノルズはまた、現在では乱流のレイノルズ平均として知られているものも提案しました。これは、速度などの量を平均成分と変動成分の合計として表すものです。このような平均化により、レイノルズ平均ナビエ・ストークス方程式などを使用して、乱流の「バルク」記述が可能になります。

流体力学に対するレイノルズの貢献は、船舶設計者（「造船技師」）にも理解されていました。船舶の小型模型を作り、実物大の船舶に関する有用な予測データを抽出する能力は、実験者がレイノルズの乱流原理を摩擦抵抗計算に適用し、ウィリアム・フルードの重力波エネルギーと伝播の理論を適切に適用するかどうかに直接依存しています。レイノルズ自身も、船舶設計に関する多数の論文をTransactions of the Institution of Naval Architectsに発表しています。

流体力学に関する彼の出版物は 1870 年代初頭に始まりました。1890 年代半ばに発表された彼の最終的な理論モデルは、今日でも使用されている標準的な数学的枠組みです。彼の画期的なレポートのタイトルの例:

レイノルズは科学と工学の研究報告書を約70件出版した。彼のキャリアの終わりごろ、これらはコレクションとして再出版され、3巻に及んだ。カタログと短い要約については、外部リンクを参照のこと。流体力学以外の分野には、熱力学、気体の運動論、蒸気の凝縮、スクリュープロペラ型船舶推進、タービン型船舶推進、油圧ブレーキ、流体潤滑、^{[10] 、}ジュール熱の機械的当量をより正確に測定するための実験装置などがある。潤滑に関する研究により、ダンカン・ダウソンは彼を23人の「トライボロジーの男たち」の1人に挙げた。 ^[11]

レイノルズが 1880 年代に研究した主題の 1 つは、ダイラタント物質を含む粒状物質の特性でした。1903 年に出版された 250 ページの著書「宇宙のサブメカニクス」では、粒状物質の力学を一般化して「宇宙における、我々が知っているすべての物理的証拠を説明できる」ようにしようとしました。彼の目的は、彼が液体状態にあると考えていたエーテルの理論を構築することだったようです。そのアイデアは理解や評価が非常に難しく、いずれにしても同時期に物理学の他の発展によって追い抜かれました。

• アレン、ジャック、マクドウェル、ドナルド・マルコム、ジャクソン、JD (1970)。オズボーン・レイノルズと今日の工学科学：マンチェスター大学オズボーン・レイノルズ生誕100周年記念シンポジウムで発表された論文、1968年9月。マンチェスター大学出版局。ISBN 978-0-7190-0376-9。
• Berthe, D.; Dowson, D.; Godet, M.; Taylor, CM (1987)。流体膜潤滑 - オズボーン・レイノルズ生誕100周年記念。エルゼビア。ISBN 978-0-08-087575-0。

ウィキソースには、オズボーン・レイノルズに関する原著作品があります。

ウィキメディア・コモンズには、オズボーン・レイノルズに関連するメディアがあります。

• オコナー、ジョン J.、ロバートソン、エドマンド F.、「オズボーン レイノルズ」、マクチューター数学史アーカイブ、セントアンドリュース大学
• エンジニアのレイノルズ
• 科学者レイノルズ
• B. ロンダー – オズボーン・レイノルズ (1842–1912) YouTube