下午,卓越跟隨紀教授去他的實驗室。
這是一個很大的實驗基地,在門口透過保安的檢查後,他們的車開進去。
紀教授道:“這裡不僅有空氣動力實驗室,還有運動學實驗室、材料學實驗室、結構力學實驗室、航空發動機實驗室和航空電子系統實驗室等!”
卓越透過車窗向外面看去,實驗室基地就像一個科技園一樣,佔地面積有五千多畝,有一個很大的人工湖,人工湖旁邊有一個好似飛機一樣的建築,在四周有序的落著一個個方形好似廠房一般的建築。
車子在停車場停下,他們步行到一所建築前,透過紀教授的指紋驗證後進入實驗室。
裡面有許多來來往往穿著白大褂的人,看到紀教授停下來問好,然後又好奇的看一眼卓越和楊教授,之後匆匆離開,所有人好像都很忙的樣子,走路步伐快速。
彎彎繞繞後進入一間面積有一百多平的房間裡。
看到裡面的裝置卓越眼中驚喜。
只見房子的靠牆的位置有一個十幾立方米的水箱,水箱的上方有一個進水口,下方連線下水道出水口。
在水箱的上方和正前方各有一個鐳射片。
在水箱的左邊有一個十幾平的空地,空地的牆壁上是一個直徑一米的圓洞,圓洞裡有一個大風扇,在大風扇的對面還有一個大風扇,在風扇的上方和左面各有一個鐳射片。
在它們的正前方,距離水箱有兩米的距離,也就是房間的中間,有一排機器,中間是三臺電腦,斜臥放著,在電腦的右邊有一個全息投影儀,在電腦的左邊有一臺印表機。
在這排機器與水箱之間還有兩個正正方方,頭顱大小的同步器,放置在地上。
卓越走到那排機器前,驚喜的看著這些機器,女人喜歡包、口紅和高跟鞋,男人喜歡汽車和手錶。
而卓越對科研機器卻是獨有情鍾!
許久後卓越轉頭看向一旁的紀教授,指著全息投影儀道:“紀教授,這可以做三維技術實驗嗎?”
“當然可以。”紀教授笑道:“現代科技的進步,讓我們拋棄了原始的實驗方式,三維技術可讓我們直觀的看到實驗的全息全景效果圖。”
“同時,因為三維技術的出現,讓我們多出來許多種實驗技術,在湍流上的實驗技術就是高時空解析度三維速度場測量技術。”
看著躍躍欲試的卓越,紀教授笑道:“要不要試試?”
卓越激動的問道:“可以嗎?”
在湍流上他以前做過最好的實驗就是可壓縮湍流的測量,一種比較老舊的技術,是用光學分析法,以楊氏干涉條得到的粒子平均位移,進而得到速度場。
這種技術還是上世紀八十年代出現的,在很多地方幾乎淘汰了這種技術。
“當然可以,你可以親自來操作。”紀教授踏前一步,走到卓越的身邊,道:“我來給你講解一下操作步驟。”
許久後,卓越熟悉了機器上的按鈕和操作步驟。
“記住了嗎?記住的話你來試試。”
卓越壓下忐忑而激動的心情,道:“記住了。”
“那就開始吧!”
卓越呼出一口氣,按動啟動按鈕。
瞬間,嗡的一聲,電腦啟動,同步器運轉,全息投影儀響起,鐳射片亮起。
之後他按動放水,瞬間,水箱的上面落下一條旋轉的水柱,他轉頭看去,全息投影儀上出現一個1:10模擬,由鐳射形成的水柱。
紀教授道:“現在開始選擇流動顯示!”
卓越首先選擇流線!
流動顯示有三種,分別是流線、跡線和染色體,三種顯示的效果各有不同。
很快,電腦屏幕上出現一段曲線,這是水流流動時所有部分的速度方向的曲線。
楊教授走過來,三人一起看向電腦屏幕。
紀教授道:“轉為跡線!”
按動跡線按鈕,滑鼠隨機點選水流中的某個水流點,螢幕上出現波幅不同的曲線。
這是他所選的水流點的速度方向不同時間段所形成的曲線。
“最後是染色體!”
染色體也叫做脈線,脈線是水流中固定的某個點,流經這個點的流體微團組成的一條染色體。
“好了,關掉吧!”
卓越按動關閉按鈕,所有機器全部停止執行,水箱中的水從出水口流出去。
紀教授看向卓越笑著問道:“感覺怎麼樣?”
卓越笑道:“比學校裡的機器實驗好太多了。”
“哈哈……學校裡的裝置都是老舊的,所以給你們學生隨便擺弄,但我這裡的裝置都是最新的,那幫歐洲人不缺錢,我就讓他們給我弄來這一套裝備。”
“雖然不是最頂尖的,但也是非常優質的。”
“想不想試試更多的流動顯示?”
卓越眼睛一亮,問道:“還有別的流動顯示?”
“當然,我這裡不僅有染色體,還有氫氣泡、懸浮粒子、自由表面和片光。”
“這才僅僅只是水流的,我還有低速氣流流動顯示。”
“分別有煙線、絲線和熒光微絲。”
聽的卓越心中激動,這些實驗方法大部分他只在PPT上看過,有些他連PPT上都沒看過,只聽說過。
楊教授瞥了一眼紀教授,不就有個實驗室嗎,又好運到這所實驗室背後是個土財主,看把他的意的。
紀教授笑著問道:“你想實驗哪種?”
“懸浮粒子流動顯示!”
懸浮粒子流動顯示,是最先進的實驗方式,聽說做出來的實驗很漂亮,噴出來的水流就好似由無數螢火蟲組成的一般。
“我們去隔壁房間!”
隔壁房間的裝置與先前的房間裝置差不多,只是沒有風扇,只有一個水箱。
水箱的水不是從上面流下來的,在水箱的右邊有一個直徑十釐米左右的鐵管。
房間裡很黑,只有電腦的旁邊有三盞燈,燈光還只對著電腦附近,水箱中很是黑暗。
紀教授道:“這裡我來,你在旁邊看著。”
“嗯!”卓越點頭。
紀教授一邊操作一邊講解。
“懸浮粒子流動顯示是用一些可視的固體微粒或油滴混到水流中,從固體微粒或油滴的運動狀態來瞭解水流的流動結構。”
“一般可用的材料有聚苯乙烯微粒、鋁粉、蠟和松脂的混合物製成的銀白色小球和油滴。”
說著他啟動機器,指著一個按鈕道:“銀白色小球早就混合好的,這個按鈕是將這些銀白色小球放到水中。”
他按動按鈕後,只聽到無數噠噠聲連續而密集的響起,就好似無數小鐵球在鐵管中滾動。
十幾秒後,聲音才漸漸消失!
“這個按鈕是發射!”
他按動發射按鈕後,瞬間,一道淡青色水流快速噴射出來,好似一道火焰,出現一副絢麗的畫面。
卓越眼神迷離的看著這一幕。
科研並不是像外人想象的枯燥無味,它有它的美麗,只是一般人看不到,也想象不到。
只有科研人員在實驗的時候才能享受到。
電腦屏幕上顯示著一連串曲線,全息投影儀上模擬出水箱中的畫面,印表機中列印出電腦中的曲線。
許久之後,紀教授將機器關閉,卓越遺憾的收回目光。
之後幾天時間,在實驗室中,他們又實驗了其餘所有的流動顯示。
不僅有水流的流動顯示,還有氣流的流動顯示。
紀教授手中拿著幾十張佈滿曲線和粒子影象的紙道:“我們來計算一番實驗結果吧!”
紀教授實驗室的辦公室中!
三人圍著一張桌子坐下,所有的實驗報告攤放在桌子上。
紀教授道:“根據雷諾實驗,我知道上下臨界流速,上臨界流速是層流變湍流,下臨界流速是湍流變層流。”
“所以,我們可以研究出湍流的規律、統計和湍流脈動的譜。”
“根據我這麼多年的研究發現,湍流的速度場是時間、空間座標和實驗次數的不規則函式……”
“……”
【當ξ=0時,=∫S??(k)exp(ik.ξ)dk ?dk ?dk ?.】
“波譜S??(k)表示脈動動能在波數段(k,k+dk)中的分佈。”
紀教授扔下手中筆道:“這就是我這麼多年的研究,你們看看接下來應該怎麼走?”
卓越道:“紀教授,根據這幾天的實驗,我想到一種方法,您看看怎麼樣。”
“你說!”
紀教授身子坐直一些,露出嚴肅的表情。
他聽楊教授說卓越推導出N-S方程,一開始他還不信,直到卓越在他面前親自推導出N-S方程,他才信。
此時,他不會把卓越當普通學生,而是同輩的人。
卓越道:“如果我們根據一定的準則檢測湍流訊號,當湍流訊號滿足條件準則時,開始記錄一組或幾組訊號,然後對記錄的資料進行統計分析。”
“例如這樣!”卓越找出其中一份資料,“你們看這份資料,湍流邊界層外層,速度脈動並非始終有很高的強度,而是間歇性地出現高強度脈動。”
“像這種情況,最簡單的方式是取樣時使用湍流間歇因子的的測量。”
紀教授問道:“我們是要用別的方式實驗?”
“不用!”卓越道:“其實這種測量方式我這幾天已經做了。”
“你做了?”紀教授疑惑的道:“你什麼時候做的?”
他這幾天都和卓越在一起,一直都在看著他做實驗,他沒發現卓越做了他說的實驗。
“其實就是跡線和染色體實驗,只是我把其中特殊的資料收集起來,所以就成了間歇性因子的測量。”
“奧,原來是這樣,將間歇性因子測量找出來,然後呢?”
“然後我們可以根據這些資料,得出示性函式,求出間歇因子,最後就可得到湍流狀態平均值和非湍流狀態的平均值。”
“你是說湍流狀態和非湍流狀態的示性函式?”
“對!”卓越點頭。
“你把資料給我看看。”
“好的!”卓越從資料中找到幾份資料,指著它們上面的某個資料道:“您看,就是這些資料。”
紀教授看了片刻後道:“我寫出來,你看看對不對。”
示性函式他也經常用到,只是用到的資料和卓越說的不同。
但他知道公式,所以卓越說的資料他可以很快寫出來。
“好的!”
紀教授拿起筆寫。
【l=1,|u'/U∞|>u??/U∞=0.01……】
紀教授問道:“是這樣嗎?”
卓越看了下,腦海中默默計算,之後道:“是的!”
紀教授道:“如果是以這個為示性函式,那麼間歇性因子就是這樣。”
【r=N∑i=1I/N】
卓越道:“對!”
紀教授繼續道:“那麼湍流狀態平均值和非湍流狀態平均值就是這樣!”
【<?>?=lim(N→∞)N∑(i=1)……】
紀教授問道:“之後怎麼辦?”
楊教授道:“之後就用到N-S方程解了。”
卓越道:“對!”
紀教授皺眉道:“我這幾天也在研究N-S方程,但是怎麼也無法推導出湍流的公式,這是為什麼,不是說N-S方程是最有效推導出湍流方程的方程嗎?”
卓越笑道:“其實想要用N-S方程推導出湍流,要從最基礎的物理公式開始!”
“什麼公式?”
“牛頓第二定律!”
“什麼?”紀教授失聲道:“竟然是從這個公式開始?不會吧!”
牛頓第二定律是初學物理都會接觸到的公式,但就是這麼最基礎,最簡單的公式,竟然是解開湍流的鑰匙。
“是的!”卓越點頭道:“我推導出來給您看,您看過之後就知道了。”
“我推導出給您看看就知道了。”
“取一質量為m的極小的運動流體單元為研究物件,對其運用牛頓第二定律。”
【F=ma……】
“最後我們可以獲得以上這兩個張量形式。”
兩位教授看著卓越寫的滿滿三張紙的計算,有些迷糊。
這孩子的腦袋怎麼長的,這麼複雜的公式竟然在這麼短的時間計算出來,關鍵很多計算他是張口就來,都不用筆另外計算的。
紀教授和楊教授道:“等等,我要計算一下。”
一個多小時後,兩人教授呼了一口氣,心道:“終於計算完了。”
紀教授揉了揉痠痛的肩膀和脖子,道:“人老了,不服老不行啊,咱們兩人一起計算竟然花了這麼久,卓越十幾分鍾就計算好了。”
“紀教授,您千萬別這麼說,您一點都不老。”卓越笑道:“您還在壯年呢!”
“哈哈,壯年!”紀教授大笑,知道卓越說的是奉承話,別人說他不喜歡,但卓越說他就是喜歡。
紀教授和楊教授看著他們還有卓越寫的將近十張紙的計算。
紀教授喃喃的道:“這裡面應用到了斯特爾哈爾數,求得非定常項與慣性項之比。”
“費勞德數求得慣性力和重力之比……”
一邊說他一邊驚歎,楊教授心中也是如此。
這麼龐大的計算量卓越是怎麼想出來的,這不是人的腦子啊!
從這就可看出,他當時推導出N-S方程所需要的腦力不是普通人能做到的。
難怪說數學和物理是天才的世界,智商稍微差點的在這兩個領域想要進入頂尖,連門都看不到。
楊教授問道:“底下呢?”
卓越搖頭道:“底下應該是從雷諾數和轉捩入手,但我不知道怎麼寫。”
他突然振奮的道:“只要解開這個,就能求出湍流的公式,百年來無數科學家都無法破解的湍流的神秘面紗就被揭開了。”
“哎……”楊教授兩人心中長嘆一聲。
這是最重要的一步啊,但就是這臨門一腳,卻擋住了他們。
他們的心中就好似被貓抓一樣,但是沒辦法,前方前進不了了。
既然之後無法計算了,卓越就無法從紀教授這尋找到答案了,所以他們在當天就告辭離開。
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