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质点运动稳定性:在河边斜坡上骑车而不摔倒的物理学原理
热度 4 窦华书 2023-11-19 09:51
目录 (一)河边斜坡上骑车的稳定性 (二)汽车受到了侧面大风冲击时的稳定性 (三)流体力学中剪切流动的稳定性 (四)科学研究总结和体会 508a667ebbad2a0acda08bc0796bd28e.mp4 (视频1) https://m.163.com/v/video/VYB8510CG.html (视频2) 本文是一篇科普文章。 ...
4849 次阅读|15 个评论 热度 4
世界数学难题: 纳维-斯托克斯方程会得到解决吗?
热度 7 窦华书 2023-10-1 09:03
图 1 纳维-斯托克斯 ( Navier-Stokes)方程(1821-1845) 2005年曾经是世界爱因斯坦科学年,是为了纪念爱因斯坦1905年发表的那三篇划时代的学术论文100周年(布朗运动,狭义相对论,光电效应)。 2005年,也是美国Science杂志创刊100周年。在庆祝创刊125周年之际,Science公布了125个最具挑战性的科学问题,作 ...
13064 次阅读|20 个评论 热度 7
经典物理学解决了所属领域的所有物理现象吗?
热度 7 窦华书 2023-9-26 09:35
图 1 带有轴流压气机的航空发动机 对于装有轴流压气机或者离心压气机的航空发动机(图1),在极端小流量条件下可能会发生“喘振”现象,这对航空发动机的运行会很危险。在知乎网上有人提出,经典物理学似乎已经发展很完善,现代物理学(相对论和量子力学)也已经早就落地了,为什么现在还存在经典物理学不能 ...
9060 次阅读|17 个评论 热度 7
窦华书:湍流问题和三体问题哪个更难解?兼谈湍流多尺度问题
热度 5 窦华书 2023-8-30 08:50
(一)湍流问题与三体问题之对比: 三体问题是低维的(具有有限多个自由度),而湍流问题是高维的,并且是无限维的(理论上具有无限多个自由度)。当然,答案是湍流问题比三体问题更难解。 现在,大家知道的是“三体问题”没有解析解,可以在建立的力学模型下进行数值求解。对于湍流问题,也不存在解析解,也只能进行 ...
2791 次阅读|11 个评论 热度 5
窦华书:湍流的研究方向分支及代表人物
热度 1 窦华书 2023-8-10 08:31
湍流仍然是物理学、应用数学和流体力学学科的一个主要研究领域,100多年来,且一直代表流体力学的前沿研究方向,这是由于如果湍流问题解决了,就会解决一大片研究领域的问题。湍流是在流体力学学科所有方面具有共性的重要课题。 比如,如果你是做 超音速流动 、飞行器设计、多相流动、传热、燃烧、叶轮机械、大气湍 ...
5069 次阅读|2 个评论 热度 1
窦华书:湍流研究有哪些成功的理论成果?
热度 4 窦华书 2023-7-12 09:10
1. 湍流控制方程Navier-Stokes动量方程(Navier 1822, Stokes 1845): 2. 线性稳定性理论(Orr1907, Sommerfeld 1908): 3. 湍流模型的混合长度理论(Prandtl 1924): 4. 湍流壁面区的平均速度的对数律分布(Kármán1931): 5. 湍流的均匀各向同性理论(Taylor 1935, Kármán1937): 6. Ko ...
5785 次阅读|10 个评论 热度 4
窦华书:湍流为什么一定必须是三维的?
热度 3 窦华书 2023-7-8 01:29
图1 湍流的动能随波数变化的能谱关系 湍流的最主要的特征就是,湍流是一个随着时间变化(非定常)的旋涡运动,而且旋涡是从大到小多尺度分布的。 湍流之所以存在,是以漩涡的不断产生与耗散维持的。如果旋涡只耗散,不再继续产生,湍流就不能维持了。完全发展的 湍流就是一个旋涡生成与破灭的 动力学平 ...
2902 次阅读|5 个评论 热度 3
流动稳定性理论简要综述
热度 3 窦华书 2023-7-2 08:50
(本文翻译自窦华书《Origin of Turbulence-Energy Gradient Theory》,2022,Springer,第一章) 1.2流动稳定性理论 1.2.1线性稳定性理论 Kelvin(1871)和Helmholtz(1868)利用无粘稳定性理论(无粘线性方程的特征值)分析了平面混合层的稳定性。研究发现,当不同速度或密度的流体沿同一方向流动时,界 ...
6122 次阅读|7 个评论 热度 3
窦华书:湍流研究中出现的若干错误
热度 4 窦华书 2023-6-4 00:09
湍流问题经历了近200年(从 Navier-Stokes 方程的建立),从雷诺实验(1883年)发现了层流到湍流转捩现象以来,至今也有140年。湍流问题解决不了,许多人认为湍流是比量子力学和相对论更难的物理科学难 题。 对于湍流问题, 作者通过30多年的研究,发现在这个领域,过去140年来(1883-2023)的研究成果中,有许多都是 ...
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窦华书:高雷诺数不是引起层流到湍流转捩的真正物理机理
热度 2 窦华书 2023-5-21 00:05
高雷诺数不是引起层流到湍流转捩的真正物理机理,是什么呢?先说答案,是流场中机械能梯度的分布,其分布的畸变引起了流场中出现了奇点,从而导致湍流转捩。 图 1 圆管流动实验( Reynolds 1883 )显示了流动由层流向湍流状态转捩的过程,取决于雷诺数大小。( a 层流,由染色流体示踪 ...
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