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第一百八十一章 納維-斯托克斯方程

對於普通人來說,比起黎曼猜想、費馬大定理、哥德巴赫猜想等世界知名的數學難題,“納維-斯托克斯方程”顯然頗為陌生,甚至不知道這到底是什麽玩意。

但對於從小就喜歡數學和理科的秦克來說,“納維-斯托克斯方程”卻是如雷貫耳的存在!

“納維-斯托克斯方程”,即(okes&ion),簡稱N-S方程, 是數學屆與物理屆都非常知名的一個非線性偏微分方程組,被業界稱為“流體運動的牛頓第二定律”,主要描述了粘性不可壓縮流體(如**和空氣等)流動的基本力學規律。

這個運動方程自1827年由克勞德·路易·納維(Cude-Louis Navier)根據以流體動量守恒的理論提出後,泊鬆、聖維南和喬治·斯托克斯分別進行了深入研究,並最終在1945年推導出來,形成一係列複雜至極的方程組。

N-S方程也被譽為世上最有用的方程組之一, 因為它建立了流體的粒子動量的改變率(力)和作用在**內部的壓力的變化和耗散粘滯力(類似於摩擦力、產生於分子的相互作用)以及引力之間的關聯。

正是因為它建立了這樣的關聯,使得它可以描述出**任意給定區域的力的動態平衡, 是流體流動建模的核心,在流體力學中有十分重要的意義。

以此為基礎,它既可以應用於模擬氣候變化,洋流運向,甚至可以模擬出厄爾尼諾這樣的全球性氣象係統,也可以用於研究水管裏的水流運動乃至於血液循環等流體運動。

它也可應用到具體與日常生活相關的設計上,比如機翼的流體升力研究、車輛外殼的流體力學設計、空氣汙染效應的流動擴散分析等等。

看到這裏,是不是覺得它的用途大得驚人?

問題是,N-S方程雖然意義重大也很實用,但它是一個非線性偏微分方程,求解非常困難和複雜,在求解思路或技術沒有進一步發展和突破前,隻有在某些十分簡單的特例流動問題上才能求得其精確解。