流體力學/湍流

概述

控制牛頓流體動量守恆的納維-斯托克斯方程已經存在 200 多年了。然而，除了非常特殊和非常簡單的流動情況以及相關的邊界條件外，一直無法對其進行解析求解。該偏微分方程組的非線性是其解析解的主要障礙。原則上，湍流問題的直接數值解是可能的，因為控制方程構成了一個封閉系統。然而，隨著雷諾數的增加，長度和時間尺度的範圍也會增加。因此，模擬需要更高的空間和時間解析度，因此很快就達到了可用計算能力的極限。因此，對於大多數技術上感興趣的湍流，在現在和可預見的未來，應用直接數值模擬是不可能的。意識到這些困難之後，繼費曼之後，人們開始流傳一種說法，即湍流是經典物理學中最後一個未解之謎。儘管與湍流的本質有關的困難重重，但人們仍然進行了大量研究，旨在理解湍流，並由此對湍流進行建模和控制。（vinii）