流体力学/湍流

概述

控制牛顿流体动量守恒的纳维-斯托克斯方程已经存在 200 多年了。然而，除了非常特殊和非常简单的流动情况以及相关的边界条件外，一直无法对其进行解析求解。该偏微分方程组的非线性是其解析解的主要障碍。原则上，湍流问题的直接数值解是可能的，因为控制方程构成了一个封闭系统。然而，随着雷诺数的增加，长度和时间尺度的范围也会增加。因此，模拟需要更高的空间和时间分辨率，因此很快就达到了可用计算能力的极限。因此，对于大多数技术上感兴趣的湍流，在现在和可预见的未来，应用直接数值模拟是不可能的。意识到这些困难之后，继费曼之后，人们开始流传一种说法，即湍流是经典物理学中最后一个未解之谜。尽管与湍流的本质有关的困难重重，但人们仍然进行了大量研究，旨在理解湍流，并由此对湍流进行建模和控制。（vinii）