原子能研究所纪念馆观后感选录(3)

所以，真正有实际意义的是上临界马赫数，而不是下临界马赫数。这是一个重大的发现。郭永怀还进一步用稳定性理论解释实际临界马赫数会介于上下临界马赫数之间的原因，这也是对高性能气动外型的设计的先驱性工作。
郭永怀对激波与边界层相互作用的研究回答了激波是怎样影响翼剖面气动特性的这个重要问题。在这一时期，已有的简化模型只在速度型上逐步接近实际，但均未考虑粘性效应，所以至多给出定性结果。郭永怀用两种不同途径直接考虑了弱激波从平板边界层的反射，得到了平板上压力分布、流线曲率、分离点等物理量的变化规律，包括层流与湍流边界层的情况。他的结论同里普曼的实验结果十分一致。这对于机翼上出现激波后，气动特性的变化的分析研究具有深远的意义。
发展奇异摄动理论
在20世纪40年代，由于计算机的发展还处于初级阶段，而在流体力学中只有罕见的几个准确解，所以，寻求物理问题的近似解析解颇受青睐。摄动理论就是求物理问题近似解的一种有效手段，所以也得到了相应的发展。
但是，在应用摄动法时，所得到的解往往不是在整个区域中一致有效的。为了克服这一困难，奇异摄动理论应运而生，奇异摄动理论最常用的两个方法是匹配渐近展开法和变形坐标法。郭永怀在这两个方面都有贡献。实际上，1904年，普朗特提出的边界层理论是匹配方法的雏型，它来自物理上的直觉。后来经过包括郭永怀在内的许多科学家在解决实际问题时，将这类方法系统化、数学化，直到范戴克提出匹配原理以后，才真正上升为比较完整的理论。郭永怀还推广了庞加莱的变形参数法和莱特希尔的变形坐标法，使它对于一阶方程即使是非线性的情况也适用。他还将边界层方法同变形坐标法结合起来，以消除边界层前缘的奇异性。钱学森于1955年在《应用力学进展》的一文中将这种方法命名为PLK方法(庞加莱、莱特希尔、郭永怀)。在郭永怀的《关于中等雷诺数下不可压缩粘性流体绕平板的流动》一文中，不仅克服了前缘奇异性的困难，给出了有限长度平板二阶阻力公式，使适用范围扩展到Re=15左右，而且准确地描述了平板前缘附近缓慢流动的流场特性。