水波的能量

1.引言“我认为,利用水波能量是可以实现的,并具有经济价值。但我并不想过多地占用你们宝贵的时间,或许,在你们之中没有多少人对这个题目特别感兴趣。”这是约90年前在讨论Stahl(1892)给美国机械工程学会(ASME)的“利用海洋波能”的长篇论文时Stodder讲的一番话。这段话的最后一句在当时看来大概是对的,现在,几乎没      

计算流体力学的前景

1.本文范围预言未来是困难的、不很值得做的事情。一方面,有许多人说着同样的事,要冒重复陈词滥调的危险,有些人讲着一些非常鼓舞人心的发展,但那很少有实现的可能。我倾向于站在大多数人一边,其目的,主要不是为了在若干年后沾沾自喜地回首往事,而是为了指出当前计算机的大致动向是什么,它们对计算流体力学的影响可能是什么。此外,我的看法,也是以工程,教学,大规模数值模拟,以及管理解决大气科      

在经验与理论交叉处认识流体力学

让学生建立起流体力学的认识方式是流体力学教学的深层目标.通过对比一个题目的 3种不同解法,剖析了它们的解题依据,探讨了3种方法的思考深度及其对应的普遍性.认识到,经验与理论的交叉处外接现象,内联认识,是改变学生思维方式的关键点.抓住这个关键点,可以顺利地让学生从经验认识逐步上升为理论认识,帮助学生建立流体力学的认识方式,有利于培养学生原始创新的意识和能力.     

工程力学要为我国经济建设服务

今天和大家座谈,我想讲下面四个问题:1.什么是工程力学?物理学家认为,力学是物理的一部分.这是指古典力学而言的.但工程力学不同于古典力学.十九世纪古典力学基本上处于停滞阶段.Love 教授关于弹性力学的书及 Lamb 教授关于流体力学的书是前一时期固体力学与流体力学的发展最高水平的总结.本世纪二十、三十年代,用已有的理论和方法已不能解决工 ...     

湍流理论的某些发展

本文一点也不打算作为一篇湍流的综述。想在颇为有限的篇幅内对湍流作充分的论述,这个题目实在是太大了。Monin和Yaglom(1971,1975)的巨著证明了这一点。本文只不过讨论一下笔者过去20多年来所接触到的那些方面的湍流问题。因此我所选择的题目有相当大的个人偏爱,但这种作法也许正好是与《流体力学杂志》(JFM)本期特辑的格式与目的相一致的。      

流体力学作为科学的一门分支是否就要过时了?

任何一门科学分支的生命力均取决于该学科研究的自然现象的广度,尤其取决于吸引到该领域的科研工作者的人数和才能。在各种有意思的问题已经解决,或者经历一个衰变过程,那些能干的科研工作者把注意力转到别的方面,在这种时候,就会发生过时的问题。流体力学由于其主要科学研究课题来自技术的需要,所以直至最近仍在到处发挥着作用。流体力学作为科学的一门分支正在发生的危机是颇严重的。不过,近来有几方面的发展正在改变这种状况。为了看看这些影响,我查阅了《航空科学杂志》(Journal of the Aeronautical Science),》国家航空咨询委员会技术摘记》(NACA Technical Note),《应用物理杂志》(Journal of Applied Physics)这三种刊物,把十年前的情况作为标本,同1963年出版的《美国航空和宇航学会杂志》(AIAA Journal),《流体物理学》(Physics of Fluids),《流体力学杂志》(Journal of Fluid Mechanics)这三种杂志的目录作了比较。兴趣持久性表现最为突出的是转捩和湍流,也许这是物理科学中最大的未解决问题。此外还提示了流体力学的未来方向。      

流体力学与生物流变学

<正> “流变学(rheology)”这一术语一般表示对物质的变形与流动的研究,从逻辑上说,也该包含流体力学。可是,我的朋友,已故的George W Scott Blair曾告诉我,他参与创建流变学协会的会议(1929年于美国首都华盛顿)曾决定把流变学限于对非牛顿系统的研究。之所以做这一决定,是为了保护流变学这门新兴学科不致被其他学科所淹没。然而,早期的几次学术会议并没有强制只讨论非牛顿流体,还进而成立了生物流变学的组织。这些会议对于发展生物流变学已经并将继续发挥重要的作用。因为许多生物学系统尤其是血液都是多成份的弥散体,即使它们的各个成份都是牛顿流体,它们的总体性质也会是非牛顿的。所以在生物流变学(包括血液流变学——这是生物流变学迄今最为活跃的领域)历次学术会议上,也一直有人宣读经典流体力学分析的工作。     

现代流体力学发展的回顾与展望

回顾流体力学发展的历史。概述迄今在其各个分支领域中已取得的主要成就以及力学大师,中国老一辈科学家的重要贡献。分析不同时期的发展特点,尤其是近３０年来,由于计算流体力学日臻成熟,非线性力学取得重大进展,新兴学科分支不断涌现,形成了现代流体力学的发展阶段。展望在２１世纪,流体力学的基础研究和应用研究必将在经济建设和社会发展的各个方面发挥重要作用。      

简谈流体力学与统计物理学之间的关系

你们的主编要我给你们的刊物写一篇打头文章,谈一谈我对流体力学的贡献。我以为他是搞错了。我告诉他,我从未写过一篇真正流体力学的文章,尽管我对此领域颇有兴趣,我却肯定不是专家。其实,我在Leiden大学当Ehvenfest的学生和后来在Michigan大学当教师(1927—1935年)时,都未学过或教过流体力学课。查遍我的旧笔记,我注意到Ehrenfest甚至从未提到过流体动力学方程。其理由,当然是由于当时所谓的“物理学前沿”是发展量子理论和研究原子核结构问题。象Pauli所说的,所有其它的课题都是“没有前途的物理学”。      

浅谈流体力学发展——从Batchelor百年诞辰纪念大会谈起

G.K. Batchelor是20世纪国际流体力学大师,在均匀湍流理论和低雷诺数微流体力学领域做出了开创性的贡献,他对流动追求物理和定量性理解的思想影响了近百年流体力学的发展,是流体力学顶级期刊Journal of Fluid Mechanics的创刊人,也是剑桥大学应用数学与理论物理系(DAMTP)的创建者,培养并影响了一大批在流体动力学理论、实验流体力学、湍流及稳定性、环境流体力学、多相流体力学、磁流体力学、微纳米尺度流体动力学等诸多领域建树卓越的学者.本文以G.K. Batchelor诞辰100周年纪念活动为契机,简要回顾了流体力学近300年的发展历程.概述了流体力学发展历经的以数学和物理为基础建立理论框架的经典流体力学、以应用需求为导向促使自身跨越发展的近代流体力学和以学科融合为特点外延丰富的现代流体力学三个重要阶段;以师承关系、代表性学者及其主要学术贡献为线索,总结了现代流体力学四大学派的形成及其近百年的传承沿革;以历史和发展的视角浅谈当代流体力学发展的动力和趋势,并以风沙环境力学为例,简述流体力学为分支学科发展提供的支撑和引领作用,分支学科的需求为流体力学内生发展提供驱动力...     

高温气体动力学近况

最近本刊相继登载了几篇关于流体力学的文章,介绍国外在这方面的研究动向,其中提出了流体力学作为科学的一门分支是否就要过时这样的问题。特别是今年七月份美籍中国学者林家翘谈到,美国在      

面向流体力学的多范式融合研究展望

实验观测、理论研究以及数值模拟是包括流体力学在内很多学科的基本研究范式.21世纪以来,大数据驱动下的人工智能成为引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力,也被称为数据密集型科学研究范式,即第四范式.同样,数据驱动的机器学习方法也成为流体力学的新兴方向,并助推智能流体力学方向的发展.然而,与面向社会依赖“互联网+大数据”的数据密集型范式相比,流体力学智能化研究有其特有的背景.例如有限工程样本中产生的海量流动数据,与流动状态、几何边界条件的高维度以及复杂流动固有的高维、跨尺度、随机、非线性特征相比,数据驱动的流体力学研究面临着大数据小样本问题.经典流体力学虽然有三大研究范式,但融合度很低,工程设计师通常只能对不同来源的数据进行拼凑使用或简单修正.多源数据融合一定程度上可缓解单一样本量来源少、建模难,以及低精度样本利用不充分等困境,但仍未能实现基本范式中的理论模型或者专家知识和经验的充分利用.因此,在人工智能技术支撑的第四范式架构下,有机融合实验、理论模型以及数值模拟三大手段,发展“数据+知识”双驱动的流体力学多范式融合方法,成为解决重大实际工程研制问题的迫切需求,也是新时代流体力学学科内涵...     

运动稳定性与卫星姿态动力学

运动稳定性已经有了很大的发展,特别是对于当前比较有意义的两个新技术领域——大系统的稳定性和卫星姿态动力学,运动稳定性也是它们发展的重要基础之一。本文主要分三个部分:首先讲运动稳定性的基本理论及其某些发展,也介绍一下“内积法”;其次讲大系统的稳定性;最后讲卫星姿态动力学中的两个主要问题。      

高温气体动力学近况

最近本刊相继登载了几篇关于流体力学的文章,介绍国外在这方面的研究动向,其中提出了流体力学作为科学的一门分支是否就要过时这样的问题。特别是今年七月份美籍中国学者林家翘谈到,美国在空气动力学方面从前那种轰轰烈烈的局面已经不存在了,一些原来的流体力学工作者也已转向大气、海洋等方面。对于这些说法引起了不少议论。      

流体力学中一些未解决问题(Ⅰ)

前言 本文可能收集有100个问题。将众多研究者的贡献集中起来,这是一次试验。 我们的文献中,并未广泛使用提出问题这种方式。在流体力学中,或者一般地,在科学或工程中,典型的论文不包含一个问题。 有些人明显不愿提出他们尚未解决的问题。但一部分人没有问题,因为提出问题并非我     

论连续性方程的推导及几种形式转换的方法

连续性方程是流体力学中的一个重要基本方程,在教学过程中往往侧重于其在工程中的应用而忽视了基本概念和物理意义。本文提出了一种系统性的教学方法,对连续性方程的相关基本概念进行串联整合,将雷诺输运定理应用到不同的流动模型来推导出四种不同形式的连续性方程,并通过演算证明它们可以相互转换,本质上是同一个方程。该教学方法能帮助学生加深对流体动力学基本公式物理意义的理解,构建起研究流体力学的基本思路。     

激波作用下液体喷射雾化的实验研究

液体在气流作用下的喷射抛撒过程是流体力学研究中令人感兴趣的重要领域,笔者采用改进后的激波管实现了激波作用下液体的喷射抛撒,并通过阴影照相和激光散射法分别对液体的抛撒状态和抛撒液滴的直径进行了测量,研究表明,在喷射过程中,流场中固定位置所测得的液滴Ｓａｒｔｅｒ平均直径随时间的发展而逐渐减小,在开始时时刻液滴直三小较快而最终渐趋平缓;在对不同抛撒距离雾化场的测量中发现,没位置测得的颗粒最大直 隧测得位     

数智流体力学的发展及油气渗流领域应用

大数据及人工智能技术的崛起推动了数智流体力学的快速发展.数智流体力学是将流体力学、大数据和人工智能相结合,以流体力学场景需求为导向,形成以“数”为基础,以“智”为核心,以算力为支撑的新研究范式.核心内涵是要以数据驱动为主,融合物理信息、专家经验等先验知识,利用智能化手段构建“数据+物理”双驱动的数智模型,解决场景需求问题.数智流体力学在建模灵活性、运算效率、计算精度方面具有十分明显的优势,其应用潜力已经在多尺度流动、多场耦合以及流场建模等方面得到验证.数智流体力学研究范式包括数据治理和智能算法构建,其中数据治理工作尤为重要,治理后的数据质量是智能算法能否发挥其价值的关键.智能算法中“数据+物理”协同驱动主要存在四种引入机制,分别是基于输入数据的嵌入机制、基于模型架构的嵌入机制、基于损失函数的嵌入机制和基于模型优化的嵌入机制.以油气领域应用为例,介绍了数智流体力学在储层物性参数预测、压裂效果评价以及注采参数优化等方面的一系列研究进展.数智流体力学是流体力学未来的重要发展方向之一,以场景需求为导向、深度融合物理信息等先验知识的新一代智能理论与方法是数智流体力学发展的必然趋势,能够从崭新的角...     

鱼类波状摆动推进的流体力学研究

本文对大雷诺数下鱼类波状摆动推进的流体力学研究成果从物理上作一简要回顾和评述,其中包括作者最近的系列工作.本文列举了六个题目:(1)鳗鲡模式和鲹科模式的推进性能;(2)月牙尾的推进性能;(3)最佳运动分析和尾鳍形状的讨论;(4)大幅摆动和尾涡层演化的非线性理论;(5)变速运动的推进性能;(6)能耗和阻抗。最后,提出了今后研究方向.     

普及是科学的目的和归宿——纪念《力学与实践》创刊30年

1953年在南京市第八中学上高中时,我读了一本关于航空的科普译著小册子,所说飞机为什么能飞的道理,激发了我对流体力学的兴趣.为学习流体力学, 1954年我考入了北京大学数学力学系.所以,我是在科学普及著作的影响下,进入力学学习和工作的.