張國藩

（1905-1975）物理學家，力學家、教育家、國家一級教授。湖北安陸人。1930年畢業於滬江大學，1933年獲美國康奈爾大學理學碩士，1935年獲美國及衣阿華大學工程博士。1935年至1952年先後在北洋大學、嶺南 大學等四校任教和系主任。1952年至1975年在天津大 學任教，並任副校長、校長和天津市副市長，市科協和市政協副主席，第一、二、三、四屆全國人大代表，民盟中央 常委和天津市主委等職。主要從事湍流理論的研究。主張從物理方面研究湍流的本質，抵制國際上流行的湍流的困難 在於解納維爾-斯托克斯方程的數學困難的觀點；提出湍流溫度的比擬概念，把湍流與分子運動論作比擬，論文見 《湍流的熱性理》。該論文被研究湍流的國際著名學者英國劍橋大學教授巴切樂（G.K.Baehelor）的名著《The Theory of Homogeneous Turbulence》所引用。代表論文有：《一種湍流運動方程式》、《關於湍流陰力問題》，其中否定納維爾一斯托克斯方程而提出自己的方程。其觀點與當前國際上的觀點一致，例如《A First Course in Turbulence》（MTT，1972年）。還在應用數學研究上發表了許多論文。

張國藩，字鐵屏。1905年12月16日出生於湖北省安陸縣北大鄉大花店張家灣的一個中農家庭。戰亂的年代和無保障的家庭經濟環境，使他從小就養成了自立的個性。1914年，他入蓮花庵私整小學讀書。1917年，進入安陸縣城英國教會辦的崇文小學讀書。在學校里，他早起晚睡，艱苦攻讀。畢業時，由於考試成績最優，他減費升入了該教會辦的武昌博文中學。1925年畢業后，他留校任中學教員。

1926年，張國藩得到當時的中學校長丁克生（英國人）的資助，去上海滬江大學學習。資助有兩個條件：一是在滬江大學學習物理、教學和化學，學成后回校任教一年；二是在滬江大學的費用作為借款，回校后從工資中分期扣還。按照契約的規定，1930年大學畢業后，張國藩返回博文中學教書。張國藩的青少年時代是在立志發奮苦讀中渡過的。他不僅在校學習成績優秀，課餘時還大量閱讀諸如農學、心理學、倫理學、哲學和社會主義等方面的書籍。因此，他的思想是開放的、追求進步的。

1931年，張國藩考取了湖北省官費赴美留學。當時，正值日本侵略者強佔東北、家鄉遭水災之際，張國藩滿懷憂國憂民的激憤心情，進入美國康奈爾大學學習水利，同時兼學物理，決心以滿腹學問報效祖國。1933年，他獲得理學碩士學位，隨後轉入依阿華大學繼續學水利，兼攻流體力學、空氣動力學、航空力學。1935年獲工學博士學位。

同年，張國藩回到祖國，將其畢生精力投入到教育和科學研究事業中。張國藩一生從 事教育工作，為中國教育事業作出了貢獻。自1935年回國以來，他先後任天津北洋工學院、上海滬江大學、廣州嶺南大學、陝南西北工學院、天津北洋大學、天津津沽大學、天津大學教授，並曾任西北工學院航空系主任、北洋大學物理系主任兼航空系主任。教過的課程有：理論力學、光學、流體力學、空氣動力學、飛行力學、振動力學等。他在各大學任教時，還曾擔任過各種學校行政職務，但他從未離開過教學崗位。在教學上他是非常認真的，常常親自參加教學研究，親自設計典型教學計劃，在提倡“少而精”的教學基礎上，又提出“要少到好處，精到妙處”的新思想。除講授課程外，他還經常舉辦講座，及時介紹和傳播新知識。

在教學實踐中，張國藩十分重視對青年教師的培養。在講台上，他自己治學嚴謹，同時對他的助教也要求甚嚴。他要求他們聽課、備課，還常常有計劃地留出幾章讓助教來上課，他則在課堂上聽其講課，下課後再與其共同討論如何改進教學。他常對青年教師們說：在學術研究上，沒有“長”字輩和“小”字輩之分，所以，在教師之間形成了濃厚的學術氣氛。張國藩還親手創辦了天津市物理學會、天津市力學協會，團結天津廣大的物理和力學工作者一起從事學術研究和學術交流。在他的培養下，青年教師很快就成長起來。現在，這些青年教師中有不少人已成為學術骨幹或是學校的各級領導。

晚年時期，張國藩積幾十年的教學經驗和科研成果，編著了《流體力學》、《振動力學》兩部教材，曾被很多高等院校所採用。

1905年12月16日生於湖北省安陸縣。

1925—1926年任武昌博文中學教員。

1926—1930年上海滬江大學學習。

1930—1931年任武昌博文中學教員。

1931—1933年美國康奈爾大學學習水利和物理，1933年獲理學碩士學位。

1933—1935年美國依阿華大學學習水利，兼攻流體力學、空氣動力學、航空力學，1935年獲工學博士學位。

1935—1938年任天津北洋工學院（今天津大學）教授。

1936—1937年任上海滬江大學教授。

1937—1938年任廣州嶺南大學教授。

1938—1946年任陝南西北工學院教授兼分院（七星寺）主任、航空系主任；1941年西北科學院成立后，任研究員。

1946—1950年任天津北洋大學（今天津大學）教授、物理系主任兼航空系主任；1949年至1950年，任教務長兼物理系主任。

1950—1951年兼任天津市教育局局長。

1951—1952年任天津津沽大學教授、校長。

1952—1975年任天津大學教授、副校長（至1957年）、市科協和市政協副主席、第一、二、三、四屆全國人大代表、民盟中央常委和天津市主委等職；1957至1966年任校長。

1956年—任天津市副市長。

1975年12月5日逝世於天津。

張國藩的科研成果主要集中在兩個方面：一是對分子物理學和原子物理學的研究；二是對湍流理論的研究。

早在滬江大學學習期間，張國藩就開始從事分子物理學的研究，並取得初步成果。1930年，他發表了《物理常數和分子力》論文，提出了液體和固體的狀態方程式

P—K（V－V0）/V0=RT/（V十V0）這在當時是具有獨創性的。

在此基礎上，張國藩於1936年發表了《從壓縮係數和膨脹係數求原子半徑》、《從壓縮係數和膨脹係數求分子半徑》兩篇論文，提出利用壓縮係數和膨脹係數計算原子半徑和液體狀態分子半徑的新方法，並且運用這種方法計算了20多種固體狀態的原子半徑、11種烷分子的長度和苯的厚度，其結果與用原子衍射法取得的結果相符合。

張國藩的碩士論文《液體分子聚集態的理論本性及其機構》進入了對液體聚集態的研究，在當時，這一工作對液態的研究起了一定的作用。此後，他的研究工作即轉入流體力學方面。

在流體力學中，湍流的研究一直是個“老大難”的問題。說它“老”，是因為這一問題已研究了近100年；說它“大”，是因為湍流是最普遍的流動，是流體力學中最重大的問題；說它“難”，是因為雖然已經過近百年無數名家的研究，但至今都還沒有解決問題。

當時，在學術上有一派人認為，主要問題是：在求解納維爾－斯托克斯方程（Navier－Stokes，簡稱N－S方程）時，在數學上遇到了困難，因此，關鍵是如何解決N－S方程在湍流情況下的求解問題。

張國藩不同意上述見解。他認為，湍流之所以研究不出結果，是因為對湍流的物理機制沒有搞清楚。他堅持必須從湍流的物理本質方面進行研究，以求建立新的方程。自1933年在美國攻讀博士學位時起，張國藩就開始從事流體力學的湍流理論及應用方面的研究。1935年，他的博士論文《溪流中的落體及對湍流的影響》研究了落體落到一流體中后的狀態及對湍流的影響。這一成果後來被研究流態化的人所引用。例如，在D．F．奧色麥爾（Othmer）著的《流體論》一書中曾提到這一成果，並認為這是最早的從事單體被流體挾帶的相互效應方面的研究。中華人民共和國成立前後，張國藩主要從事湍流的基本理論方面的研究，並有不少獨到的見解。這一時期，他發表的論文較多，其中，《湍流的熱性理論》一文把湍流與分子熱運動相比擬，提出了湍流溫度的比擬概念，並對某些問題進行了計算，得到了與實驗相符的結果。此後發表的論文還有《一種湍流運動方程式》、《關於湍流阻力問題》等。這些論文一方面論證了N－S方程 不能用於湍流，另一方面又提出了自己的方程與方程解，形成了獨特的學術觀點。張國藩的這些學術思想和研究成果，有的被國際上研究湍流的著名學者引用於他們的著作之中；有的在想法和概念上與之相似。

張國藩在潛心從事湍流理論研究的同時，特別注意運用這一理論解決中國的實際問題。

1941年西北科學院成立，張國藩是該院的研究員，他結合當時中國地學上的一個十分嚴重的北部沙漠南移問題，對風沙進行了研究。他用流體力學的觀點分析風挾沙的運動，寫出《中國北部沙漠之南移問題》一文，對沙漠在風力作用下的擴大提出了科學的論據，並呼籲對沙漠擴大現象進行控制。這篇論文當時獲得工程學會論文獎。但是，在舊社會，這個問題根本得不到重視和解決。中華人民共和國成立后，黨和政府對北部沙漠南移的問題非常重視，建造了大面積的防風固沙林，並取得了顯著的成效。

1964年，張國藩在天津大學任校長，當時中國制定了十年科技規劃，其中力學部分的中心問題之一是湍流理論的研究，張國藩擔任此項目的學術帶頭人和項目負責人，同時，他更重視其應用方面的研究。天津大學是一所工科學校。張國藩認為，工科學校更應當去解決工程技術中的實際問題。例如，氣力輸送、流態化等。他還給這些研究內容取名為“顆粒－流體力學”，他認為從事這些方面的研究，其研究結果能立即用於生產並促進生產的發展。20年後，國際上在這方面的研究得到蓬勃發展，由此證明了張國藩的遠見卓識。

要搞應用研究，首先要抓實驗工作。張國藩說：中華人民共和國成立前沒有條件搞實驗，所以老一輩大都搞理論研究。他們到國外留學也只好學理論，因為回國后就沒有條件做實驗了。這樣，外國人實驗做到東，中國人的理論就跟到東；外國人的實驗做到西，中國人的理論就跟到西。這樣，中國人的科研就不能獨立，就具有依附外國的半殖民地色彩。現在，中國在政治上、經濟上、軍事上都獨立自主了，咱們的科學事業也要獨立自主。科學事業要獨立，首先要建立自己的實驗基地。因此，就要下決心抓實驗，要從大的方面來想這個問題。他是這樣認識的，也是這樣用自己的行動去努力實踐的。

張國藩對湍流理論及其應用的研究工作，持續了近30年，即使在他行政領導工作極為繁重和社會政治活動十分頻繁的情況下，他也仍然利用一切可以利用的時間，孜孜不倦地進行研究和探索。學術界對他這種嚴肅的科學態度和堅持不懈的獻身精神都交口稱讚。錢偉長說：“張國藩同志是一位誠實的科學家。認真、勤奮，在湍流理論方面做了大量的工作，受到同代人的敬佩，堪為青年人的楷模。”

張國藩是一位愛國的知識分子。1931年，張國藩離家去美國留學。臨行登船時，他寫下一首感懷詩，詩中寫道：

三城侵浩海，樓閣滿蝦魚。

東北進強虜，邊疆無人戍。

男兒欲何為？負笈學大禹。

表述了他憂國憂民的沉重心情和立志學成歸來報效祖國的志向。在《我的自傳》中，張國藩記述了他在美國留學期間遇到的令人氣憤的事情：他初到美國，在一次乘火車去芝加哥的途中，竟受到警察的錯捕而無故被關押了一天；九一八事變發生時，由於蔣介石採取不抵抗政策，放棄了東北，他因此曾受到美國教授的嘲諷，深感由於自己的國家不強大，所以中國人處處受人輕視和欺侮。為了表示憤慨，張國藩不用英文而用世界語拼音“DjangGwoh－Fan”來書寫自己的名字。他所在的依阿華大學（Iowa）的中國留學生，還把Iowa音譯成“愛我華”，以此表示愛我中華之意。張國藩回憶說：“這些做法現在看起來很幼稚，但它反映了當時中國青年的愛國思想。”

以後，在抗日戰爭的烽煙炮火中，張國藩學成回到了祖國。當時他輾轉於後方從事教書與科學研究，但是，國家的災難和人民的困苦呼喚著他。在一二九運動期間，他參加了“救國會”活動。1944年，張國藩參加發起組織“中國科學工作者協會”，進行堅持抗戰、反對投降的宣傳活動，並擔任了西北工學院的科協小組長。

1947年，張國藩參加了北洋大學的“反飢餓、反內戰”運動。上街遊行時，身著長衫、鼻架眼鏡的張國藩和進步同學一起走在隊伍的前列。張國藩還和北洋大學師生共同發起了拒絕接受美援救濟品的運動，表現了中國知識分子的民族氣節。

在天津解放前夕，張國藩接受地下黨組織的委託，千方百計地保護進步學生，並挫敗了國民黨政府脅迫北洋大學南遷的計劃。中華人民共和國剛成立時，北洋大學一時無人負責。張國藩除擔任教授、航空系主任的本職工作之外，又兼任教務長，實際主持全校的工作，迅速地恢復了該校的教學秩序。1951年，張國藩調任津沽大學校長，1952年中國院系調整時，北洋大學更名為天津大學，張國藩任教授，歷任副校長、校長，為天津大學的建設與發展嘔盡心血。

此外，張國藩還兼任過很多社會工作。1950年，由天津市市長黃敬和市委文教部長黃松齡出面，敦請他兼任了天津市教育局局長；1956年起，他又兼任了天津市副市長；還曾任第一、二、三、四屆中國人民代表大會代表，天津市科協主席，市政協副主席，民盟中央常委和民盟天津市委員會主席等職務。

張國藩對所擔負的各項社會活動都是盡職盡責、積極主動的。他思考問題周密，且多有創見。在領導民盟的工作中，他善於把黨的統戰政策結合民盟成員的實際，提出知識分子易於理解、易於接受的論點。例如，他提出：“民盟的組織生活要培養‘以文會友，以友輔仁’的風氣。”他所說的文，是指業務，仁是指思想，主張通過業務交為朋友，互相幫助，共同進步。

“文化大革命”中，張國藩備受摧殘和迫害，心情鬱悶，健康狀況日漸惡化。1975年12月5日，因患心肌梗塞病逝，享年70歲。

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張國藩．從壓縮係數與膨脹係數求原子半徑．科學，1936，20（4）．

3張國藩．應用關聯繫數時所當注意的幾個問題．氣象雜誌，1937．

4張國藩．中國北部沙漠之南移問題．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張國藩．試用量子統計法求湍流能譜分散式．天津大學學報，1962（11）

9張國藩．一種湍流運動方程式．天津大學學報，1963（12）

10張國藩．關於湍流阻力問題．天津大學學報，1964（16）