第588章 湍流与纳维-斯托克斯方程(2 / 2)

人工智能分析海洋数据?这倒是个好方向。

秦克想起到了LV3的微光,以微光此时的数据分析筛选能力,应付这么大规模的数据还是很吃力,估计要升到LV4才有可能勉强达到目前课题组的要求,想要游刃有余、高智能地作出数据分析、数据画图和数据预测预警,怕得要到LV5了。

秦克正想着,姜为先老院士忽然开口道:“秦克,你之前写过极端天气下气候现象的论文,你说说影响到气候的都有哪些因素,能想到多少就说多少。”

秦克怔了怔,这怎么就忽然提问起来了?

不过这应该也算是研究生学习的一环,凭秦克这时的物理知识储备,这样简单的问题张口就能回答,更别说当初为了写论文,他还翻阅过大量的文献。所以他几乎想也没想便直接答道:

“影响气候的条件有很多,不同地域不同地形在不同条件下,都会对气候产生不同的影响,这些都属於自然地理因素。此外就是全球气候变暖、冰川融化、厄尔尼诺现象、海平面上升等世界性的因素,也会在一定程度上影响我国的气候。人类活动产生的物理化学因素,同样会对当地气候产生明显的影响,比如汽车尾气排放、化学污染物的排放、人类改造地形地貌等。此外大气运动在地表产生的湍流效应,也会对气候产生不可预知的影响。”

姜为先老院士微微点头,又转向宁青筠道:“湍流是在大雷诺数下发生的,小宁你简单说说雷诺数与湍流的关系?”

宁青筠略一思索答道:“雷诺数小的时候,为层流,因为黏滞力对流场的影响大於惯性力,使得流体流动相对稳定。若是雷诺数较大时,则相反,黏滞力对流场的影响小於惯性力,流速越过临界值后,流体流动会因流速而变得不稳定,产生各个方向的随机运动,形成混乱而无规律的湍流流场(涡漩)。”

姜为先院士再次点头,他当然知道这两个学生能答得出来,只是想让众人亲眼见识下自己弟子扎实的基本功。他看向两人:“你们应该已熟悉这个课题组的情况了,课题组内部也分为五个小组,你俩从今天起,就专门去跟进湍流小组的研究吧。”

周围响起了一片轻微的骚动,但很快就安静下来,只是看向秦克和宁青筠的目光都变得复杂起来,有惋惜,有同情,也有期盼和羡慕。

会议结束,众人散去,回到座位,旁边的博士后邓兆亮便悄眯眯地对秦克道:“姜老院士看来对你们期许很高啊,居然让你们去研究湍流。”

所谓的湍流,是指时间和空间上强烈变化、多尺度的、不规则的复杂非线性流体运动状态。

最先发现并对流体运动中湍流现象进行研究的是鹰国物理学家雷诺,并定义了流体内部存在两种的结构完全不同的流态:层流和湍流,也就是刚才宁青筠回答的答案。

如果说流体力学里哪个部分最难最复杂,除了横跨数学物理方面的N-S方程外,那就要数湍流了。

因为湍流是无规则、混沌的,如果你把一小段河流的湍流分别用函数来表示并画成图形,你会看到……什么叫一团乱麻,就像小朋友不懂事乱涂乱画的一堆线条,看得人头皮发麻。

如果说流体力学是个坑,那湍流就是看不见底的深渊。

当初得国着名物理学家、量子力学的创始人、诺贝尔物理学奖大佬沃纳·卡尔·海森堡,就曾说过:“如果我见到上帝,我会问他两个问题:相对论是什么鬼?湍流是什么鬼?我觉得他会知道前一个问题的答案。”

这位量子力学的大物理学家,在研究量子力学之前就是研究湍流的,他的博士论文题目叫《论流体流动的稳定性与湍流》,然而一年后,他就英明地发现湍流是个难出成果的深渊,果断地改行研究起量子力学,并在八年后因为量子力学的研究成果获得了诺贝尔物理学奖。到他老年后,功成名就,又得志意满地尝试回归湍流研究,但依然没什么大的进展,最终再次放弃,於是才有了上面的感慨之言。

——上帝会知道相对论的答案,却不知道湍流的答案。

邓兆亮大概是怕自己的话吓着了秦克和宁青筠,见两人面面相觑,便赶紧又补充道:“‘湍流小组’在我们课题组有‘精英组’之称,基本上只有表现很出色的团员才有资格进入,目前只有十九人,算上你们也就二十一人,小组长是姜老院士亲自担任。课题组里对N-S方程的研究,也主要在‘湍流小组’里。”

说着他又压低声音,神秘道:“磁约束可控核聚变知道吧?湍流小组也在研究着相关的关键问题——磁流体力学因湍流现象而产生的不稳定性。”

他叹道:“因为这个小组太高端,我们对它既敬而远之,又渴望终有一天能进入这个小组,因为那表示我们的实力被姜老院士认可了,成为了课题组里的精英。说来你们知道N-S方程与湍流的关系吧?”

秦克微笑道:“略懂一些。通过N-S方程来描述湍流现象,换成数学语言就是:确定的非线性偏微分方程是否有长时间的不规则渐进解。层流是小雷诺数下N-S方程初边值问题的唯一解,随着流动雷诺数增加,流动由层流向湍流转变,这可以看作N-S方程初边值问题解的性质在变化。雷诺数增加到临界点,N-S方程出现分岔解,湍流现象则是N-S方程的渐进不规则解。”

邓兆亮听得一愣一愣的,好会儿才竖起大拇指:“不愧是姜老院士的高足,佩服啊佩服,如果这叫略懂,那我想我们这些博士生可以集体自闭了。”

从这一天起,秦克和宁青筠就进入到湍流小组。

与别的小组不一样,湍流小组不用离开实验室,也不用到处跑去考察,因为多数研傲视群雄工作都是通过理论推导与小型实验来完成的。

秦克二人在物理专业上暂时没出成绩,求真书院的邱老先生却已打电话来请两人开始准备授课了。

而与此同时,实验设备全部部署完毕的青柠植物培育实验室,有关计算种子学和种子DNA的研究,也进行得如火如荼……

当然,最吸引国际数学界目光的,还是IMU对秦克证明黎曼猜想的重点审核。

(本章完)