Question

湍流为什么成为物理难题

Answer 1

湍流为什么成为物理难题原因如下：

湍流流动是一种大雷诺数、非线性、三维非定常流动。它具有随机性、扩散性、耗散性、有旋性、记忆特性和间歇现象等特点，运动极不规则。

湍流中任一位置上的流体质点，除了在主流方向上有运动之外，在其他方向上还存在极不规则的脉动，但是尽管人类对于湍流特征已经有了一定的了解，但是由于湍流运动的极端复杂性，经过300年的研究，但科学家对于湍流的研究并没有取得太多实质性的进步。

科学家们希望理解的是，平流如何一步步瓦解成为湍流、已产生湍流的体系之后的形状是怎样演变的。也就是找到湍流的的产生原理和内在机制。但是科学家在这个问题上一直没有取得实质性的突破。所以才会被称为：“经典物理学最后的疑团”。

除此之外，湍流的存在使得原本规则的世界变得混沌，而湍流本身的能量流动规律也异常神秘。在解释关于湍流如何耗散流体能量达到流体静止的问题，也一直困扰这科学家。

举一个简单的粒子，一条平稳流动的河流，是一个典型的无湍流体系，河流的每一部分以相同的速度运动。湍流则打破了这一规律，使得水流不同部分的运动方向和运动速率都不相同。

物理学家将湍流的形成描述为：首先，平稳流动中出现一个涡流，这个涡流中会形成更多小涡流，小涡流进一步分化，使得流体被分解成许多离散的部分，在各自运动方向上与其他部分相作用。