湍流——给上帝出的一道题zz

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湍流——给上帝出的一道题

大螺旋套小螺旋，速度有增；

小螺旋套大螺旋，黏滞乃生。
                                   —— 理查逊
　　湍流是历史悠久的问题。所有伟大的物理学家都正式或非正式的思考过它。平滑的流体碎裂成螺旋和涡流。流体与固体的分解被凌乱的模式破坏。能量极快从大尺度运动传向小尺度运动。这是为什么？最好的想法来自数学家；对于大多数物理学家来说，湍流是过于危险的课题而不必为之浪费时间。看来它几乎是不可知的。相传，量子理论家海森堡临终时在病榻上宣布，他要带两个问题去见上帝：相对论和湍流。海森堡说："我真的相信他对第一个问题会有答案"。
　　理论物理学家对湍流现象持冷漠态度。实际上，科学家在地上划一条杠杆说，我们不能跨过这条线。就在线的一边，流体有规则的运动，对此我们还有不少事要做。所幸的是，平滑流动的流体运动时并不像是有几乎无穷多个独立分子，其中每个分子都可能像套上了轭的马一样。只要流体是平静的，工程师们就有计算成规。他们所使用的知识可追溯到十九世纪，那时理解液体和气体的运动曾是物理学的前沿问题。
　　然而到了当代，这些问题不再处于前沿。物理学家甚至会说，流体动力学其实已经不再是物理学的一部分。它只是工程而已。通常在大学工程系里才会碰到流体动力学家。对于湍流往往始终突出一种实际要求，设法使湍流消失。
　　那么，湍流究竟是什么呢？它是各种尺度上的一堆无序，大涡流中套着小涡流。它是不稳定的。它是高度耗散的，也就是说湍流耗费能量，形成阻力。这是一种变得随机的运动。然而，流体是怎样从平滑变成湍急的呢？
　　看来所有的成规都被打破。当流体是平滑的，或者叫层流时，小扰动会消失。但是越过湍流起点之后，这些扰动灾难性地增大。这个起点，这种转变，成了科学的不解之谜。面对这种不规则 的流体运动，超级计算机也几乎无能为力。
　　湍流是不可知的，但是从事水泵设计的人员无论如何不能回避这一现象。于是，湍流便成了向着更高目标探求的起点。

yiqix

所谓的万人坑

zmzy1128

很深奥，之得深入研究。