简单来说,纳维-斯托克斯方程(也可简称为“NS 方程”),可以认为是牛顿第二定理在流体(可压缩或不可压缩的牛顿流体)中的一种应用方程。该方程是由纳维(纳法国力学家、工程师)、泊松(法国数学家、几何学家和物理学家)、圣维南(纳法国力学家)和斯托克斯(英国数学家、物理学家)在1827 年到 1845 年间推导出来的,下图以可压缩流体的“NS 方程”为例。
纳维-斯托克斯方程中,u表示流体的速度,p表示流体的压力,ρ表示流体的密度,μ表示流体的动力黏度。式中各项分别对应于惯性力(1)、压力(2)、黏性力(3),以及作用在流体上的外力(4)。
纳维-斯托克斯方程是流体流动建模的核心。其在特定的边界条件(入口、出口等)下可以预测给定几何体中的流体速度和受到的压力。
以上解释依旧有些复杂,这里用一个简单的例子进行说明,比如现在要设计一艘潜艇,为了保证潜艇在水中受到的的阻力尽可能的小,就需要不断的调整潜艇的形状。
调整外形后,这时候便可以用纳维-斯托克斯方程,去模拟计算潜艇新外形所受到的阻力,以及潜艇不同部位在水中以一定速度、水深行驶时,各自所受到的压力大小与湍流,进而调整潜艇的结构,比如不同部位的钢板强度以及厚度等。
韦东奕这次帮助博士团队解决的,便是改进模拟中所用到的纳维-斯托克斯方程,使其拟合度更高,6个博士耗费了数月的努力,得到的拟合度偏差却很大,换句话说就是模拟的不准确误差很大。
而韦东奕接手后,只用了几天时间便使模拟准确度达到了99.8%,不得不说人才与天才之间,的确是有差距的,努力只能缩小距离,想要达到甚至超越的确是有不小的难度,尤其是数学领域,想取得成就离不开天赋,也同样离不开专注以及持之以恒的耐心。
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