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第299章为等离子体湍流建模(1/2)

送走了dai维·麦格米lun这位普林斯顿的化学系主任后,徐川重新将jing1力放回了对超高温等离子ti控制上。

这份工作的本质,实际上是对湍liu建立一个数学模型。当然,更实际一点,可以说是对等离子ti湍liu的现象进行研究。

其实如果就难度来说,对等离子ti湍liu的现象进行研究并不比研究一个七大千禧年难题简单多少。

首先湍liu是有名的混沌ti系,也是令诸多物理学家、数学家一筹莫展的问题之一,更别提湍liu中的等离子ti湍liu了。

而他要研究的,还不仅仅是等离子ti湍liu,更是可控he聚变反应堆腔室中的超高温等离子ti湍liu,难度湍liu的基础上ba高了近两个量级。

尽guan目前来说他已经对ns方程zuo了大幅度的推进,在理论上有了一个基础,但想要解决这个问题,依旧难如登天。

数学方面对湍liu和ns方程的研究不说,他即便不是第一人,也能排到前三。

关键在于应用,目前在湍liu和等离子tiliuti的应用层面上,大多数zuo出来的成果都是掺杂了实验经验和一些实验参数的。

比如普林斯顿的pppl等离子ti实验室,就有一tao属于自己的唯像模型,请普林斯顿高等研究院中的数学家和物理学家针对pppl设备zuo出来的。

这也是普林斯顿能为米国其他研究可控he聚变的实验机构提供帮助的原因。

而想要从数学理论上出发,抛开这些实验经验和实验参数来建立一个统筹模型,难度不是一般的大。

.......

南大,徐川坐在自己的办公室中,手中的黑色圆珠笔在稿纸上涂涂改改的。

μˉ=1/t∫t? tˇt0μdt.......】

μˉ=limt→∞1/t∫t? tˇt0μdt......】

对于一dao湍liu而言,目前数学界最常用的方法就是通过统计平均法统计平均方法来zuo湍liu研讨的开场。

在过去数学家研究湍liu时,曾将不规则的liu场分解为平均场和不脉动场,同时也引出了封锁雷诺方程的世纪难题。

而湍liu的随机xing统计平均方法是chu1置湍liuliu动的gen本手段,这是由湍liu的随机xing所决议的。

他现在所zuo的,就是先从平均场和不脉动场进行出发,分别尝试用数学语言来解释两者,并zuo一个关联。

从这一步出发,或许能完成针对等离子ti湍liu的模型。

毕竟湍liu再复杂,其问题本shen从物理学的角度上来说,也不过是主要来源于‘外bu环境干扰’和‘本shen经典复杂xing’两大方面。

外bu环境干扰很容易理解,就好比一台车行驶在高速公路上的时候,自shen的形状,风阻等因素都会在车尾带来涡liu。包括如果在行驶过程中旁边如果有大卡车或者其他车辆经过时,都会形成更复杂湍liuti系。

这也是ding级跑车或者赛车会追求车辆的极致外形和极致的liuti动力学的原因,因为湍liu的存在会增加风阻,消耗更多的动力和降低速度。

当然,这同样是liuti力学应用于实际工业的表现。

至于本shen的经典复杂xing,这则出自经典物理。

在经典物理中,有一zhong名为‘还原论’的方法,这是九年义务教育中高中时期的内容。

那时候我们学习到物理,会告诉你牛顿定律是从质点出发的,而库仑定律从点电荷出发的,毕奥萨法尔定律是从电liu元出发的,振动波动从简谐振子出发......

由简入繁,层层shen入,达到理解物质世界的目的。

从牛顿开始,人们坚信,包括浩渺无穷的宇宙都是可以计算的。这就是所谓的计算主义 还原论。

计算主义者认为连人xing都是可以计算的,这一点甚至影响到今天人工智能的发展。

而还原论则是将物质一点一点的细分成基本单位,再从基本组元之间的相互作用规律出发建立运动的演化方程。

这听起来似乎很简单,也很容易理解。

但要想从基本组元重构演化方程谈何容易?

就像是高速公路上行驶的汽车一样,它每时每刻都在产生和湮灭涡liu和湍liu。

尤其是在汽车的尾bu,情况更加严重,一辆行驶在高速公路上的汽车,光是自shen行驶带来的空气liu,最少都包han100000000000个微liu单元。

而如果是恰好shen边有其他车辆经过时,这个数量会再提升数个量级,少说也能到达十万亿级别的数量。

要对这么多的微liu单元结构zuo分析,还要考虑这些微liu单元彼此之间互相造成的扰动,合并成的中大型微liu单元,以及消散掉的微liu单位,以及每时每刻都在新形成的微liu单元。

相信我,对这么多的微liu单元进行分析,绝对不是你能在市面上买到的任何计算机能搞定的。

哪怕是超级计算机,也zuo不到实时分析,因为数据量实在太大了。

而如果要想对这些东西zuo分析chu1理,唯一的办法就是建立彷真模拟,俗称cd。

其基本原理是数值求解控制liutiliu动的微分方程,得出liutiliu动的liu场在连续区域上的离散分布,从而近似地模拟liutiliu动情况。

这项技术如今其实已经被广泛的用于了各行各业。

从能动的汽车、飞机、火箭,到不能动的高楼大厦、建筑通风,日常的空调、冰箱等等,全都有它的痕迹。

不过绝大bu分的时候,cd彷真模拟能得到的结果差别很大。

且不说不同cd方法建立起来的彷真模拟,就是用同一zhong方法对同一个物ti,比如飞机行驶建立起来的彷真模拟都有不同差别的结果。

就好比国内与国外的飞机,并不仅仅差距在发动机上一样,对于liuti动力学的应用,也同样有着一段相当明显的距离。

这zhong差距主要ti现在飞机应对危险状况时的反应力,动态平衡等方面。

比如遇到雷暴天气和风暴时,飞机能迅速通过电脑完成对机shen平衡的调节。

亦或者ti现在战斗机在zuo那些超高难度动作时,驾驶员对飞机的掌控力等等。别小看那些划过机shen表面的liuti和湍liu,它们对飞机的平衡影响还是相当大的。

而ns方程之所以被无数数学家和物理学家们追求的原因就在于这里。

通过对它的求解,每一个阶段xing的成果,都能在未来极大程度的提高人类对于liuti的理解。

这些东西能转变成数学模型亦或者其他东西,辅助提升人们对于liuti的控制以及应用。

......

随着对研究的shen入,徐川开始全shen心的投入进去。

就连研究地址也从南大办公室搬回了别墅,学校中那些才享受了他上课没几天的学子们就再次断了供。

对于可控he聚变反应堆腔室中的超高温等离子ti来说,不guan是目前主liu的托卡ma克装置也好,还是彷星qi也好,亦或者球形的ni点火设备也好,里面的等离子ti都chu1于有限的空间中。

而在ns方程的阶段xing成果基础上,他开始一点点的整理他从普林斯顿那边带回来的pppl的实验数据,然后将其代入进去,为数学模型的建立zuo

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