在姜为先院士的实验大楼里,秦克正与宁青筠试着重复一百多年前鹰国大物理学家雷诺曾做过的“圆管水流实验”。
这只是个很简单的实验,简单到连小孩子在家里拿根圆管接到水龙头就能做,但想要清晰地观察流体随着流速的增加,由规则的流动转变为紊乱的、无规则湍流,就需要借助现代仪器,精确地记录下产生转变的流速关键点,以及湍流与管径、流体的粘度、流体的密度之间的关系。
“雷诺数re=pvl\/μ,其中p、μ为流体密度和动力粘性系数,v、l为流场的特征速度和特征长度……”
“一般管道里,当达到临界雷诺数re=4000,会变成完全的湍流状态,当re=2320~4000,为过渡状态……”
两人一边记录一边计算,一边推出结论。
这些知识其实查文献也能找到答桉,但由自己亲自做实验并完成推导验证,才能极大地加深对湍流、对雷诺数的认识。
这个实验自然是姜院士安排两人去做的。
“咦?”宁青筠意外地发现了一个问题:“秦小克,如果根据这个实验里我们作出的推导,运用n-s方程进行平均处理时,会出现比方程数目多出一个未知函数的情况。”
秦克倒是心里有数,他在s级知识《非线性偏微分方程“纳维-斯托克斯方程”的探究与详解》前篇、中篇、后篇就看到过类似的答桉了:“这是个闭合问题,对于n-s方程想进行求解会非常困难。在这里你可以直接引用n-s方程的特定形式——雷诺方程来解释。”
所谓的雷诺方程,是指当年雷诺将湍流瞬时速度、瞬时压力加以平均化的平均方法,以n-s方程为基础,推导出来的描述湍流平均流场的基本方程,是湍流里的重要理论基础。
宁青筠试着代入雷诺方程,果然成功解决了问题,她惊叹道:“秦小克,我发现你真是什么都懂。”
“一般一般,刚好流体力学和n-s方程是我比较擅长的领域而已。其实湍流最难的是要用非线性理论来解析,它是如何从层流演变来的,目前主要相关假定有分岔理论,混沌理论、奇怪吸引子和边界层理论……”
秦克正好也趁机向宁青筠讲解一下s级知识《非线性偏微分方程“纳维-斯托克斯方程”的探究与详解》有关湍流的理论,但刚说到一半,手机忽然响了。
是国际长途。
秦克微微一怔,心里有了某种预测,他接通电话后,果然那头传来了一个男子以英语说道:“秦克博士,你好,我是imu的工作人员道尔吉·曼德勒,目前我们的‘黎曼猜想评审专家团’已基本上完成了对你那黎曼猜想五种表达式的评审,接下来需要与你进行一次远程视频问答,时长大概是一个小
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