學霸系科學家系統

第39章 湍流實驗

紀教授實驗室的辦公室中!

三人圍著一張桌子坐下,所有的實驗報告攤放在桌子上。

紀教授道:“根據雷諾實驗,我知道上下臨界流速,上臨界流速是層流變湍流,下臨界流速是湍流變層流。”

“所以,我們可以研究出湍流的規律、統計和湍流脈動的譜。”

“根據我這麼多年的研究發現,湍流的速度場是時間、空間座標和實驗次數的不規則函式……”

“……”

【當ξ=0時,=∫sexp(ik.ξ)dk dk dk .】

“波譜s表示脈動動能在波數段(k,k+dk)中的分佈。”

紀教授扔下手中筆道:“這就是我這麼多年的研究,你們看看接下來應該怎麼走?”

卓越道:“紀教授,根據這幾天的實驗,我想到一種方法,您看看怎麼樣。”

“你說!”

紀教授身子坐直一些,露出嚴肅的表情。

他聽楊教授說卓越推匯出n-s方程,一開始他還不信,直到卓越在他面前親自推匯出n-s方程,他才信。

此時,他不會把卓越當普通學生,而是同輩的人。

卓越道:“如果我們根據一定的準則檢測湍流訊號,當湍流訊號滿足條件準則時,開始記錄一組或幾組訊號,然後對記錄的資料進行統計分析。”

“例如這樣!”卓越找出其中一份資料,“你們看這份資料,湍流邊界層外層,速度脈動並非始終有很高的強度,而是間歇性地出現高強度脈動。”

“像這種情況,最簡單的方式是取樣時使用湍流間歇因子的的測量。”

紀教授問道:“我們是要用別的方式實驗?”

“不用!”卓越道:“其實這種測量方式我這幾天已經做了。”

“你做了?”紀教授疑惑的道:“你什麼時候做的?”

他這幾天都和卓越在一起,一直都在看著他做實驗,他沒發現卓越做了他說的實驗。

“其實就是跡線和染色體實驗,只是我把其中特殊的資料收集起來,所以就成了間歇性因子的測量。”

“奧,原來是這樣,將間歇性因子測量找出來,然後呢?”

“然後我們可以根據這些資料,得出示性函式,求出間歇因子,最後就可得到湍流狀態平均值和非湍流狀態的平均值。”

“你是說湍流狀態和非湍流狀態的示性函式?”

“對!”卓越點頭。

“你把資料給我看看。”

“好的!”卓越從資料中找到幾份資料,指著它們上面的某個資料道:“您看,就是這些資料。”

紀教授看了片刻後道:“我寫出來,你看看對不對。”

示性函式他也經常用到,只是用到的資料和卓越說的不同。

但他知道公式,所以卓越說的資料他可以很快寫出來。

“好的!”

紀教授拿起筆寫。

【l=1,|u'/u∞|u/u∞=0.01……】

紀教授問道:“是這樣嗎?”

卓越看了下,腦海中默默計算,之後道:“是的!”

紀教授道:“如果是以這個為示性函式,那麼間歇性因子就是這樣。”

【r=n∑i=1i/n】

卓越道:“對!”

紀教授繼續道:“那麼湍流狀態平均值和非湍流狀態平均值就是這樣!”

【=lim(n→∞)n∑(i=1)……】

紀教授問道:“之後怎麼辦?”

楊教授道:“之後就用到n-s方程解了。”

卓越道:“對!”

紀教授皺眉道:“我這幾天也在研究n-s方程,但是怎麼也無法推匯出湍流的公式,這是為什麼,不是說n-s方程是最有效推匯出湍流方程的方程嗎?”

卓越笑道:“其實想要用n-s方程推匯出湍流,要從最基礎的物理公式開始!”

“什麼公式?”

“牛頓第二定律!”

“什麼?”紀教授失聲道:“竟然是從這個公式開始?不會吧!”

牛頓第二定律是初學物理都會接觸到的公式,但就是這麼最基礎,最簡單的公式,竟然是解開湍流的鑰匙。

“是的!”卓越點頭道:“我推匯出來給您看,您看過之後就知道了。”

“我推匯出給您看看就知道了。”

“取一質量為m的極小的運動流體單元為研究物件,對其運用牛頓第二定律。”

【f=ma……】

“最後我們可以獲得以上這兩個張量形式。”

兩位教授看著卓越寫的滿滿三張紙的計算,有些迷糊。

這孩子的腦袋怎麼長的,這麼複雜的公式竟然在這麼短的時間計算出來,關鍵很多計算他是張口就來,都不用筆另外計算的。

紀教授和楊教授道:“等等,我要計算一下。”

一個多小時後,兩人教授呼了一口氣,心道:“終於計算完了。”

紀教授揉了揉痠痛的肩膀和脖子,道:“人老了,不服老不行啊,咱們兩人一起計算竟然花了這麼久,卓越十幾分鍾就計算好了。”

“紀教授,您千萬別這麼說,您一點都不老。”卓越笑道:“您還在壯年呢!”

“哈哈,壯年!”紀教授大笑,知道卓越說的是奉承話,別人說他不喜歡,但卓越說他就是喜歡。

紀教授和楊教授看著他們還有卓越寫的將近十張紙的計算。

紀教授喃喃的道:“這裡面應用到了斯特爾哈爾數,求得非定常項與慣性項之比。”

“費勞德數求得慣性力和重力之比……”

一邊說他一邊驚歎,楊教授心中也是如此。

這麼龐大的計算量卓越是怎麼想出來的,這不是人的腦子啊!

從這就可看出,他當時推匯出n-s方程所需要的腦力不是普通人能做到的。

難怪說數學和物理是天才的世界,智商稍微差點的在這兩個領域想要進入頂尖,連門都看不到。

楊教授問道:“底下呢?”

卓越搖頭道:“底下應該是從雷諾數和轉捩入手,但我不知道怎麼寫。”

他突然振奮的道:“只要解開這個,就能求出湍流的公式,百年來無數科學家都無法破解的湍流的神秘面紗就被揭開了。”

“哎……”楊教授兩人心中長嘆一聲。

這是最重要的一步啊,但就是這臨門一腳,卻擋住了他們。

他們的心中就好似被貓抓一樣,但是沒辦法,前方前進不了了。

既然之後無法計算了,卓越就無法從紀教授這尋找到答案了,所以他們在當天就告辭離開。

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