巨集觀力學中最深奧的是不是流體力學?

時間 2021-05-05 11:25:00

1樓:「已登出」

應該算不上深奧,但是非常麻煩。

NS方程本身就比較麻煩了。首先advection flux是雙曲性質的,而粘性flux是diffusion term。這兩種通量一般要用兩套方法去求解。

前面回答說的黎曼問題間斷解只是針對無粘項而已。當然也不排除用其他的方法把粘性項轉化為雙曲性質,這樣也可以用間斷解去處理粘性項了。如果再加上強間斷激波,多相流,反應流,湍流,那些非常fancy的高階計算方法要用上真的太難了。

其實我個人感覺,用計算流體力學方法比較矛盾的地方是既要高階(捕捉渦結構和激波),又要應用到實際比較複雜的流體問題中。

你看一般研究複雜問題的都會用比較經典的數值方法(二階),而做高階(間斷迦遼金,有限元,重構有限體積、差分)的一般不去碰太複雜的問題。

傷不起。

當然我沒有深入研究過其他力學。

2樓:hao apple

首先要根據我最近的理解,糾正一下這個題目:流體力學,根本就不是乙個巨集觀力學問題。

不同於固體,組成流體(氣體,液體)分子的自由度,遠大於固體。所以,我們從微觀層面上理解,流體其實是「一大團粒子」,而且是茫茫多的一大團粒子。

當這一大團粒子,整體上具有巨集觀尺度的運動時,於是「層流」就誕生了,於是流體力學前輩們眼中的「流體」就誕生了,於是n-s方程極其假設就誕生了。

可是如果「層流」的尺度變換,從m來到mm,從mm來到微公尺(μm),從微公尺來到nm,這個時候,巨集觀上的湍流就誕生了。

可以這麼理解——「湍流,就是極微觀尺度上的層流」。湍流本質上,根本就不是乙個巨集觀力學問題。

假設把1立方的水,看作乙個單位,我們無法如何用乙個方程,描述長江流域所有水體的運動。同理,我們無法用乙個公式,來描述乙個湍流的運動。

流體力學的問題解決,過去靠公式,今天靠計算機。但是因為我們今天的計算機,也是建立在nm級cmos上,與湍流的尺度(幾百)nm,太過於接近,所以無法解決。如果要模擬湍流,需要的電晶體的數目,計算的能量消耗,都太過於龐大。

只能等量子計算機發展起來,幾十個個糾纏在一起的量子位元,可以組成乙個巨大的記憶體空間。這個「記憶體」,可以儲存湍流尺度上,任意乙個粒子的資訊,同時對它們作高速計算。

介時,湍流應該不是乙個難題。

3樓:尹姓埋名

是流體力學最難,NS方程沒解析解啊!想起我們CFD方向老師的一句話「就眼前這煙,點著了煙往哪飄,就算知道了周圍的環境條件也不好算出來。」(用全數值模擬應該可以算出來,不過計算量應該很大)

4樓:

「Batchelor曾經一度以為可以在他手上終結湍流問題。所以那段時間,在湍流研究上特別努力,結果當然是大失所望。Batchelor被湍流折磨得心力憔悴,50年代後期以後逐漸把精力從科研轉移到了寫書,創辦應用數學力學系和JFM雜誌上來。

前面文章說了,為了多活幾年不要搞湍流,這個故事則告訴我們,為了不鬱悶,生活充滿Sunny,也不要搞湍流。另乙個被湍流折磨死掉的大牛就是量子力學裡面的Heisenberg。年輕的時候,靠著他的天才稟賦,胡亂猜了乙個湍流解獲得了博士學位,後半生被湍流研究折磨而死,臨終時候都念念不忘。

用《大話西遊》裡面的話來說應該是怎麼來著?我猜中了這個開頭,可是卻猜不到這個結局。 」 @信曦

5樓:王瀟

流體力學是不是最深奧的不好說,但一定是相當深奧的,或者說茫茫多的,都是經驗公式。

我本科學的應用化學,並沒有把流體力學當作一門課。流體力學只是在化工原理這一門課裡需要用到,比如根據溫度、管道粗糙度、液體粘度,計算管道中液體的阻力,然後藉此計算需要多大揚程的幫浦。儘管涉獵不多,但是有幾點很明顯可以說明問題:

1. 公式長長長,一頁A4紙,寫不下乙個公式(的左邊),乙個函式可以有無數多的變數(當然很長的公式到處都有,並非流體力學獨享);

2. 對於液體流動,若是層流還好說,一旦到了湍流……那簡直,公式基本上就是 `a 的 3.7次方` 乘 `b的2.

3次方` 這種完全是經驗下估量出來的算式,而且還不止乙個經驗公式,每個經驗公式都是在一定範圍內才有效

3. 乾脆連經驗公式也沒有了,就給你個圖,你自己去查吧:

6樓:

大學期間完全沒整明白的一門課就是流體力學,我們的流體力學老師是楊松林教授,據楊老師所說,他大學的時候,流體力學學了三遍,毛子編的流體力學習題集做了10000+道題,才初窺門徑······

另據老師所說,要想學好流體力學,應先在本科學四年數學,然後研究生再學流體力學····

可惜本人學渣一枚,畢了業,學的全還給老師了······匿了,就不給老師丟人現眼了

7樓:齊家興

首先的問題是,流體力學屬於巨集觀力學麼?

其實巨集觀力學的根本是從巨集觀這個尺度來看待問題。

但顯然物質是由原子,分子組成的,而這些尺度在「巨集觀」中都被抹掉了。

很多現象要想研究清楚,巨集觀的這個尺度是遠遠不夠,人類必須借助乙個「顯微鏡」來更好的觀察,也就是從微觀的角度來研究。

8樓:肖瀟

研究流體的人都覺的流體比固體複雜,湍流的確很複雜,但其實固體算不准的也很多。除了疲勞、斷裂,大應變彈塑性也算不准(雖然這東西工程不太常用),目前的商業軟體彈塑性都是和式分解,要想算的準估計得用乘式分解。此外,分析力學裡的非完整約束也是很難搞的。

再想到什麼再更新。。。

9樓:朱輝

流體力學就是巨集觀力學裡最深奧的。沒有之一。

拋開交叉學科不談,單論流體力學本身。核心難點包括但不限於如下:

本質非線性。混沌與湍流。間斷解。多尺度。解的穩定性和轉捩。小引數(雷諾數分之一)的巨大影響 。實驗測量技術。數值計算精度。複雜邊界的影響。

現在為止沒有一條得到了圓滿的解決。

事實上,即使解決了上述問題中的一兩個,還會引發更多的新問題,因為它們一交叉就會出現更難的如下問題:激波邊界層干擾、非線性穩定性問題、稀薄流體的實驗測量。

樂觀估計,這些問題全解決大概在2023年到2023年之間。

10樓:Dejin Dai

巨集觀和經典是兩個概念。至於經典力學的深奧問題,等離子體和湍流等自然算。但是很多量子效應也是「巨集觀」,這就更顯得fancy和深奧了。

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