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从全能学霸到首席科学家(579)

作者: 首席设计师 阅读记录

这便是林晓从磁流体通道的涡流现象中得到启发,正在尝试搞出来的一个新数学理论。

想要找到NS方程的通解,过去的数学理论显然是不够的,他需要创造出一个全新的数学理论,才能找到解决的方法。

“根据涡流磁流体推进器中构成的流体模型,我可以直接构建出一个全新的方程,唔……从柯西-利普希茨定理,就可以尝试做这样的构建……”

『R(u,v)w=▽u▽vw-▽u▽u&……』

“嗯……”

看着这个方程,林晓摸了摸下巴,思考片刻后,随后便继续写了起来。

“对于流体而言,不论其如何发生变化,最终其分子形成边界,都始终可以用方程来进行界定,此外也正因为其内部分子的存在,也就让这些流体具有可微性。”

看到这个,林晓也不由感到一阵头大,这样一来的话,如果要微分到流体分子的级别上,那么之后的计算量都将变得十分巨大起来。

当然,他很快就不再纠结,现在的巨大计算量,都是为了最后的精简做准备。

就像是考试的时候做一道数学题,经过一系列复杂的计算之后,最终的答案只是一个简简单单的0或1,再要么是2022。

“所以根据这样的可微性,我就可以构建一个全新的曲率理论。”

林晓眉头一动,露出了些许的喜色。

为了构建这个全新的理论,他已经花费了许多时间了。

而直到现在,他的思路终于变得无比畅通起来,思维中对于接下来的步骤也赫然变得无比的清晰起来。

『R=RklijRDx^k……』

直到最后,林晓停下了笔。

“总算……完成了。”

“嗯,就叫它,林氏曲率张量好了。”

第353章 NS方程的通解!

林氏曲率张量,能够用来描述流体的诸多状态,它以微分的形式,可以用来描述流形的一种形态。

所谓流形,可以直接当做流体,或者弯曲的平面,比如将一个十分光滑的钢板弯起来,其表面也就形成了一个流形。

像黎曼曲率张量,就能够被用来表达黎曼流形曲率的标准方。

而林晓搞出来的这个林氏曲率张量,描述的则是另外一种流形,它表明并不一定光滑,因为这个流形甚至可以不是曲面,而是带有角度。

如此一来,这个流形也就能够完全以林晓的名字来命名了,也就是林氏流形。

而借着这两者,林晓将可以完美地去描述流体!

看着这,林晓抿了抿嘴,微微一笑。

“那么,基于林氏曲率张量下,原先磁流体推进器中的涡流状态流体,就可以这样来描述……”

『ρdv/dt=pF+▽·p』

『ρ=-pl+2μ(s+l▽·u/3)+……』

虽然林晓现在并没有直接去求得NS方程的通解,不过,他尝试的是从特殊到一般的方式来解决这个问题。

而从特殊到一般,也是解决问题的一个重要方法,而且对于解出NS方程来说很有意义。

毕竟,直接解出NS方程的通解,十分的困难。

即使是林晓,也不得不承认这一点。

而如果能够从特殊到一般来解决NS方程,相对来说则要方便许多。

当然,在从前,并没有这样一个特殊的流体案例,能够直接让数学家们实现从特殊到一般的跨越。

而巧合的是,林晓却因为恰好加入马为民的课题,然后恰好就发现了在磁流体推进器中的涡流流,能够帮助他实现这样一个一般到特殊的跨越。

于是接下来的林晓,便如同势如破竹般,不断地实现了对NS方程的突破。

不过,就像他之前发现的那样,由于他的林氏曲率张量带来的计算量十分之多,所以他这一势如破竹,就破了将近一个月。

……

时间进入了七月中旬。

上京大学,林晓的办公室中。

【所以,根据式1,式5,式11,式30……我们可以得到:】

【NS方程:αV/αt+(V·▽)V=f-1/ρ……】

【写出其特征方程……】

【将式31代入原方程,解得b=1/2】

【所以,我们就可以求出NS方程的通解为ρ=Vuvw+ρG+……】

【将该通解代入式3中进行检验,显而易见我们可以看出方程的等式两边相等】

【因此可以证明式32,即为Navier-Stokes方程组的通解。】

【因此我们可以证明,NS方程解的存在性。】

【而我们易得该通解具有着光滑性,因此我们可以证明,NS方程解的光滑性。】

【所以,NS方程存在解,且具有光滑性。】

【证毕。】

一笔一划地写下了最后两个字,林晓拿起旁边的笔帽,犹如收刀入鞘般地将那根墨水快要见底的中性笔插回到笔帽之中。

“终于,完成了。”

林晓揉了揉有些发酸的手腕。

几乎是将近一个月的时间,他都在进行着无比复杂的计算,每天下来脑海几乎都如同在满负荷的运作中。

要不是他的大脑最大可承受的开发度达到了原先的120%,不然的话他估计还得等上一段时间才能搞定。

而后,看着那个充满了数学美感的通解,林晓的脸上也露出了得见真理的笑容。

起伏的波浪跟随着正在湖中蜿蜒穿梭的小船,湍急的气流跟随着我们的现代喷气式飞机的飞行,而无形的水流又在深海潜艇的身旁晃漾。

数学家和物理学家深信,无论是微风还是湍流,都可以通过理解纳维-斯托克斯方程的解,来对它们进行解释和预言。

然而这个于19世纪写下的方程,却让那些将其奉以为圣经的数学家和物理学家们,被难住了将近两百年。