【讨论】当代流体力学路在何方？

onesupeng

大家都知道，流体力学基础理论在上个世纪初叶已经建立起来，剩下若干难题一直没有实质进展，比如N-S方程的适定性、湍流机制的统一描述等。

另一方面，随着实验技术、计算机技术和相关算法的发展，应用流体力学得到飞速发展。值得注意的是，数值模拟和实验能够得出大量的数据，这些大量的数据能够一定程度的用于工程问题，或者有一些能够制成曲线等供工程师参考。

不过，海量的数据堆砌不等于流体科学，也不能够用几个简单的公式或者关系式进行表述和总结，直接寻找非线性方程的解析解现阶段几乎不可能，更别说涉及到多过程、多场耦合等问题。那么，问题是现代流体力学路在何方？各路高手可自由发言。

注：我本人也不懂，所以过段时间我没有能力总结。

补充说明：尤其欢迎在科研、工程实际前沿的同志们发表意见，做过事情的人的话多听有益。

[ 本帖最后由 onesupeng 于 2012-5-12 01:33 编辑 ]

周华

原帖由 通流 于 2012-5-13 05:40 发表

                               
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与人体或者更广一些生物有关的领域，从传统一点鸟的飞行，鱼的游动，到目前的生物体内部的一些流动现象。现在做的比较多的有血液流动，气管中气流的流动，声带嘴的中的气流和发声等的研究。这些流动的特点是流固耦合 ...

真要用流体力学把号脉研究清楚，第一可以上《自然》和《科学》，第二，还真可以拿NB奖，因为，这个，实在是太NB了！

flowinflow

原帖由 onesupeng 于 2012-5-11 23:30 发表

                               
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大家都知道，流体力学基础理论在上个世纪初叶已经建立起来，剩下若干难题一直没有实质进展，比如N-S方程的适定性、湍流机制的统一描述等。

另一方面，随着实验技术、计算机技术和相关算法的发展，应用流体力学得到 ...

就计算发面，cfd的工具还远未达到成熟的阶段 （如果有人要说 ansys, cd 什么的代码已经很强了啊，那基本是还没设计过比较前沿和实际的问题）我觉得还是踏踏实实解决几个实际问题来的重要，太大而空的问题资深的前辈写写书可以，多谈没什么实际效果。

通流

我的观点是，一门学科的兴旺与否，主要是跟该学科的应用前景有关。像流体力学，过去是水力学，后来是航空，现在当然是人体科学。不过人体科学是一个多学科领域，流体力学在里面不是唱的主角。我想搞流体的人也应该向多学科方向努力。老是盯着NS方程，紊流等，可能路会变得很难很窄。
现在还有能源问题。同样，这也是一个多学科的问题。流体力学到底有多大的作用，目前还是不很明确。

hawking2006

有一些问题是很重要，可惜没有重要到工程应用中必须解决的地步，不然，大笔的投入和大量智力资源的汇集，肯定能很快的在理论上突破这些问题。我是这样认为的。

之前在一家法企做MESHER大半年，感觉老外对实验、数据库、物理和数学模型、产品仿真作业标准化做得很认真，几方面的结合也很充分。也看过国内一些研究所的工作，感觉差距很大，主要是管理和“科学发展”观念上的差距。

uesoft

流体力学的重要性是不言而喻的，作为力学的一个分支，它的机理要依赖物理学，它的模型又是方程，因此要依赖于数学，由于这些方程很难有解析解，求解只能依靠计算机。不仅流体力学如此，所有领域都是如此。当然人的联想能力依靠神经网络并行计算，目前比计算机有一定优势，比如说我在想用万有引力定律统一四种力，这个模型让计算机来想，也有可能，但程序太复杂，要输入很多书籍、定理、数据库，类比想象。不是说计算机推理不可能，也有很牛的推理计算机和专家系统，比如Matlab符号推导能力，就超过绝大部分人的水平。
除了极少数问题，绝大多数复杂求解都要依赖计算机。因为所谓解方程，就是根据一个变换规则，不断循环迭代，最终是通过加法，求得一个数字。这个过程只能依靠计算机，人没这么厉害的，你要废掉计算机，非把你脑袋玩崩溃不可。
至于为什么这么重要的流体力学，到了现实中似乎又没有那么重要了：以前很多机器、设备、工厂，都没做过CFD计算机仿真，就用一些普通的工程经验公式或图表，就干起来了？这是因为一靠积累，二靠控制系统。控制系统是一个自适应求解器，能把工程设计的误差自动控制在系统稳定或最佳的范围内。这也是控制系统为什么如此重要的原因。也就是说，控制系统能够将模型自动补偿到真实的物理方程(可能比NS方程更准确)。

uesoft

所以，我还是觉得，流体力学发展的重点在以下领域：
1，计算工具：CFD。这几乎可以作为唯一的计算工具。
2，机理研究：湍流、多相流、非牛顿流体、化学反应、多原子系统、光子碰撞(辐射)、粒子碰撞、等等。

flowinflow

原帖由 hawking2006 于 2012-5-12 12:22 发表

                               
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有一些问题是很重要，可惜没有重要到工程应用中必须解决的地步，不然，大笔的投入和大量智力资源的汇集，肯定能很快的在理论上突破这些问题。我是这样认为的。

之前在一家法企做MESHER大半年，感觉老外对实验、数 ...

can't agree more.

webmaster

同意通流的看法，流体力学的发展主要是应用带动起来的，目前航空航天方面还有高超算前沿领域。湍流方面的进展我估计一个是新模型新理论，还有一个是计算机速度、容量再提高的话，恐怕模式理论会逐渐让位给DES、LES，最后是DNS。尺度缩小一点的微流体，尺度放大一点的大气、海洋和地球内部流动等问题可能都会逐渐融合起来。尺度再大一点就是宇宙学中的流体问题，超新星的爆发、太阳内部的流动、黑洞视界边缘的流动等等可能都是未来的热点领域。总之，流体力学要与科学的整体发展相联系，这样就比较容易看出它未来的发展趋势。

通流

与人体或者更广一些生物有关的领域，从传统一点鸟的飞行，鱼的游动，到目前的生物体内部的一些流动现象。现在做的比较多的有血液流动，气管中气流的流动，声带嘴的中的气流和发声等的研究。这些流动的特点是流固耦合，非牛顿流体，以及跟生物体的肌肉控制有关的运动。其中生物体的神经控制肌肉的研究，还不太入门。
中医中有号脉。这个号脉从流体方面的解释应该如何做呢？
任何这些方面有点突破，就有得那个炸药奖的可能。

onesupeng

怎么你提到的每一个研究都是我做过或者正在做或者将要做的啊

原帖由 通流 于 2012-5-12 21:40 发表

                               
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与人体或者更广一些生物有关的领域，从传统一点鸟的飞行，鱼的游动，到目前的生物体内部的一些流动现象。现在做的比较多的有血液流动，气管中气流的流动，声带嘴的中的气流和发声等的研究。这些流动的特点是流固耦合 ...

通流

也许这说明你真在流体力学的前沿领域。前途光明，不过难度也很大。我的理解这些都是多学科领域，所以对于搞流体的人，还是需要学习很多东西。只盯着NS方程，我认为是不够的。
另外，这个也不是我第一个说的东西。林家翘先生在创办那个周培源应用数学研究院的时候就说，他觉得下一个应用数学的前沿是生物方面。
中医号脉，日本做过很多测量。但从流体力学的机理方面，做的很少。号脉中的喜脉可能还比较容易理解，因为系统中有两个脉冲的源。不过通过号脉能够知道其它内脏的问题，就有点神奇了。
顺便说明一下，我不是搞这个的，讲的只是一些道听途说的东西。

hawking2006

好嘛，来个号脉专家的讲座：研究生科研基本功讲座(南方医科大学 钟世镇院士)
http://video.chaoxing.com/play_400004572_43839.shtml

通流

讲的都是空洞的东西。连号脉的词都没有听到。大讲什么实践是检验真理的标准。不是废话吗？

hawking2006

院士前面讲了个研究在宏观-微观领域不断深化，又相互统一，算是这个讲座的一点点价值吧。
个人认为中医号脉就跟讲“实践”一样，太玄了。所以就贴上来了。

[ 本帖最后由 hawking2006 于 2012-5-14 02:59 编辑 ]