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第五百八十六章 湍流与纳维-斯托克斯方程

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比如研究员庄会超的发言:“最近我们小组里遇到了一个问题,采用半拉格朗日方法计算平流项以及在空间离散化时,若采用二阶精度的中央差,会导致格朗日上游点的求解困境,以及上游点变量插值造成的守恒性缺失问题,如再提高精度,目前我们机房里的服务运算能力就跟不上了,需要申请神威太湖之光的超算来计算数据……”

秦克翻了下资料,发现课题组里的数据量每年的新增量已超过30TB,而且还呈不断加速增长的趋势。

难怪要用到超算了,这样的数据量,普通服务器群组根据处理不过来。

秦克匆匆翻罢资料便放到了一边,继续认真听着,顺手记下一些他认为有必要继续查找资料或者值得重视的问题。

报告交流还在继续。

“最近我们尝试利用雷达回波数据,来进行短时降水预报测试……”

“现在我们的实验数据越来越庞大,光靠人工编写算法来提取信息效率太低了,我建议引入人工智能,实现数据分析、信息提炼的自动化……”

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,这些都属于自然地理因素。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于惯性力,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于惯性力,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(涡旋)。”

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桉。

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、诺贝尔物理学奖大老沃纳·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桉。”

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,于是才有了上面的感慨之言。

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