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yuejian0518銀蟲 (初入文壇)
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介紹一關(guān)于Navier-Stokes方程的神級博文 已有5人參與
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最近在科學(xué)網(wǎng)看到一論及Navier-Stokes方程的神級博文,作者為某高校力學(xué)教授. 現(xiàn)將全文付上, 請大家欣賞以下中國力學(xué)教授的水平. 守恒定律的相對獨立性 理論物理學(xué)家力圖證明各種守恒律的相互關(guān)系,尤其是等價關(guān)系。我們在學(xué)習(xí)理論物理教科書時,不自覺的也把不少守恒看成是等價的。 但是,在實際工程問題中,也就是說在應(yīng)用這類守恒律時,我們必須放棄這類理想情況下的等價性,從而,使得各個守恒律獲得相對的獨立性。 作為一個例子,連續(xù)介質(zhì)變形力學(xué):1)微小彈性變形,線動量守恒,把角動量守恒、能量守恒看成是自動得到滿足是所有教科書的一致觀點。這樣就只需要一組運動方程。2)對彈性變形,如果應(yīng)力、應(yīng)變不對稱,則線動量守恒、角動量守恒是相對獨立的,分別對應(yīng)于兩種不同的波動(P,S波)。這樣就需要兩組運動方程,而且是偶合在一起的。3)作為一個必然的推論,如果能量守恒也是相對獨立的,就出現(xiàn)第三組運動方程,由此可以看出,也就必須引入熱應(yīng)力熱應(yīng)變概念。 在過去的幾年里,我一直尋訪這類工程問題,目前基本上是得到了實際資料的支持。 以疲勞斷裂為例,它是線動量守恒、角動量守恒相對獨立的,共有兩組(六個,每組三個)方程,從而有兩個解:一個是彈性解,一個是疲勞解。二者是偶合在一起的。 如果只不過是使用一組方程,則在原理上,無論如何不可能解答疲勞問題,或者是無法與彈性變形偶合,只能是拉朗配。 如果再把能量守恒作為相對獨立的條件引進來,裂紋擴展問題也就順手解決了。 在這樣一個意義上講,經(jīng)典理論還是有很大潛力可挖的。但是,這種開挖必須是在現(xiàn)代科學(xué)理論的指導(dǎo)下進行,而不是依樣畫葫蘆式的。 還以上面的例子為例。如果只有一組(三個)方程,則運動的表征量只能有3個(位移場),這幾個基本的守恒方程都滿足,取那個都行,他們是等價的。 如果有兩組獨立的方程(六個),則運動的表征量有6個,位移場+自旋場。線動量守恒與角動量守恒就是相對獨立的。 而如果是用三組獨立的方程(9個),則運動的表征量有9個,位移場+自旋場+溫度梯度場(或是3個物性參數(shù))。三個守恒律相對獨立。 這樣的一個變形力學(xué)應(yīng)該是現(xiàn)代制造業(yè)所尋求的,也是力學(xué)理論現(xiàn)代化應(yīng)該邁出的一步。 我看到的使用三組方程的研究工作出現(xiàn)在流體力學(xué)中,論文作者要求流體運動(只有三個速度分量)滿足:質(zhì)量守恒、線動量守恒、角動量守恒,結(jié)果是必須引入6個附加的運動表征量,它們是:雷諾應(yīng)力(三個獨立分量),動態(tài)粘性(兩個)和動態(tài)壓力(一個獨立分量)。 但是,這里面就有問題了:這三個守恒律的同時滿足否定了NS方程,而且有何種雷諾應(yīng)力選擇就有何種動態(tài)粘性和動態(tài)壓力。有6個自由量可以選擇!從而導(dǎo)致速度場是這6個自由度的函數(shù)。 這個問題應(yīng)該是流體力學(xué)的致命內(nèi)傷。NS方程的原始推導(dǎo)只需要線動量守恒和角動量守恒。而把質(zhì)量守恒加上去的根本原因是無法表征角動量守恒。因而,對NS方程有兩個力學(xué)觀點:1)質(zhì)量守恒+線動量守恒;2)線動量守恒+角動量守恒。 前者引出物質(zhì)速度和歐拉速度的概念,從而維持3個方程求3個速度場分量的基本格局。這是目前流行的流體力學(xué)理論。 后者引入渦度矢量,但是,還是維持3個方程求3個速度場分量,但是,此時矛盾就來了:此種方案下,速度對空間坐標(biāo)的求導(dǎo)不具有可交換性。后來,進一步發(fā)展了李代數(shù)形式,但是,工程價值不大。因為理論基礎(chǔ)概念混亂。 最后,應(yīng)該指出的是,除非引入附加的條件(人為的),否則前者無解。這就是NS解招標(biāo)的所謂世紀(jì)難題。 所以科學(xué)界有時也很會忽悠。 但是,在仔細地考察之下,人家是從數(shù)學(xué)觀點提出問題,而解的存在性取決于該方程是否表達了物理現(xiàn)象的本質(zhì)。這是很多人認為NS方程根本無解的立論依據(jù)。 但是,工程人員總是能夠針對具體問題引入付加條件(方程),從而使NS方程有解。然而,所得結(jié)果對他的問題是正確的,但是,又毫無普遍意義。 因為這樣的一個原因,圍繞NS流體力學(xué)的論文是真多真多,但是,看完后,還是回到原點。 就這個意義上講,一個世紀(jì)性難題是熱點中的熱點,之所以是:是因為我們的理論本身有問題。是因為這在本質(zhì)上是邏輯循環(huán)(內(nèi)在的)。但是,還很難被發(fā)現(xiàn)。 由此可以看出另外一個結(jié)論,盲目的加入熱點的隊伍可能就是一無所成的根本原因。 由此來看,我國研究工作(論文)隨熱點走(盲目的)的特點是無所作為的根本原因。 |
金蟲 (職業(yè)作家)

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銀蟲 (初入文壇)
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按斑竹指示, 貼上連接 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39419&do=blog&id=689511 另回貼一式供欣賞 ------------------------------------------------------ 肖教授太溫良了! 如教授所指出"這三個守恒律的同時滿足否定了NS方程", NS不滿足守恒律! 這可是意味著可以無中生有! 如角動量不守恒, 我吐口痰可以圍繞地球旋轉(zhuǎn)加速, 然后飛個十圈八圈直到飛出地球. 如質(zhì)量不守恒更可怕, 我的這口痰可以...(以下省略100字). 可以說有高中物理水平就不會寫出這樣的東東. 所以說這兩是學(xué)術(shù)騙子, 決不冤枉! 當(dāng)然, 如教授所說是學(xué)術(shù)"忽悠", 也是不錯的. 另外, 為教授記. 如不把這兩學(xué)術(shù)"忽悠"批倒批臭, 如何能顯出肖式理論的偉大! 宜將剩勇追窮寇才是教授需要的! -------------------------------------------------------- |
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