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在姜為先院士的實驗大樓裡,秦克正與寧青筠試著重複一百多年前鷹國大物理學家雷諾曾做過的“圓管水流實驗”。
這只是個很簡單的實驗,簡單到連小孩子在家裡拿根圓管接到水龍頭就能做,但想要清晰地觀察流體隨著流速的增加,由規則的流動轉變為紊亂的、無規則湍流,就需要藉助現代儀器,精確地記錄下產生轉變的流速關鍵點,以及湍流與管徑(d)、流體的粘度(μ)、流體的密度(p)之間的關係。
“雷諾數re=pvl/μ,其中p、μ為流體密度和動力粘性係數,v、l為流場的特徵速度和特徵長度……”
“一般管道里,當達到臨界雷諾數re=4000,會變成完全的湍流狀態,當re=2320~4000,為過渡狀態……”
兩人一邊記錄一邊計算,一邊推出結論。
這些知識其實查文獻也能找到答桉,但由自己親自做實驗並完成推導驗證,才能極大地加深對湍流、對雷諾數的認識。
這個實驗自然是姜院士安排兩人去做的。
“咦?”寧青筠意外地發現了一個問題:“秦小克,如果根據這個實驗裡我們作出的推導,運用n-s方程進行平均處理時,會出現比方程數目多出一個未知函式的情況。”
秦克倒是心裡有數,他在s級知識《非線性偏微分方程“納維-斯托克斯方程”的探究與詳解》前篇、中篇、後篇就看到過類似的答桉了:“這是個閉合問題,對於n-s方程想進行求解會非常困難。在這裡你可以直接引用n-s方程的特定形式——雷諾方程來解釋。”
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