第39章 湍流實(shí)驗(yàn)

　　下午，卓越跟隨紀(jì)教授去他的實(shí)驗(yàn)室。

　　這是一個(gè)很大的實(shí)驗(yàn)基地，在門口通過保安的檢查后，他們的車開進(jìn)去。

　　紀(jì)教授道：“這里不僅有空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室，還有運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)室、材料學(xué)實(shí)驗(yàn)室、結(jié)構(gòu)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室和航空電子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室等！”

　　卓越透過車窗向外面看去，實(shí)驗(yàn)室基地就像一個(gè)科技園一樣，占地面積有五千多畝，有一個(gè)很大的人工湖，人工湖旁邊有一個(gè)好似飛機(jī)一樣的建筑，在四周有序的落著一個(gè)個(gè)方形好似廠房一般的建筑。

　　車子在停車場(chǎng)停下，他們步行到一所建筑前，通過紀(jì)教授的指紋驗(yàn)證后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。

　　里面有許多來來往往穿著白大褂的人，看到紀(jì)教授停下來問好，然后又好奇的看一眼卓越和楊教授，之后匆匆離開，所有人好像都很忙的樣子，走路步伐快速。

　　彎彎繞繞后進(jìn)入一間面積有一百多平的房間里。

　　看到里面的設(shè)備卓越眼中驚喜。

　　只見房子的靠墻的位置有一個(gè)十幾立方米的水箱，水箱的上方有一個(gè)進(jìn)水口，下方連接下水道出水口。

　　在水箱的上方和正前方各有一個(gè)激光片。

　　在水箱的左邊有一個(gè)十幾平的空地，空地的墻壁上是一個(gè)直徑一米的圓洞，圓洞里有一個(gè)大風(fēng)扇，在大風(fēng)扇的對(duì)面還有一個(gè)大風(fēng)扇，在風(fēng)扇的上方和左面各有一個(gè)激光片。

　　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(jī)器，中間是三臺(tái)電腦，斜臥放著，在電腦的右邊有一個(gè)全息投影儀，在電腦的左邊有一臺(tái)打印機(jī)。

　　在這排機(jī)器與水箱之間還有兩個(gè)正正方方，頭顱大小的同步器，放置在地上。

　　卓越走到那排機(jī)器前，驚喜的看著這些機(jī)器，女人喜歡包、口紅和高跟鞋，男人喜歡汽車和手表。

　　而卓越對(duì)科研機(jī)器卻是獨(dú)有情鐘！

　　許久后卓越轉(zhuǎn)頭看向一旁的紀(jì)教授，指著全息投影儀道：“紀(jì)教授，這可以做三維技術(shù)實(shí)驗(yàn)嗎？”

　　“當(dāng)然可以?！奔o(jì)教授笑道：“現(xiàn)代科技的進(jìn)步，讓我們拋棄了原始的實(shí)驗(yàn)方式，三維技術(shù)可讓我們直觀的看到實(shí)驗(yàn)的全息全景效果圖?！?p>　　“同時(shí)，因?yàn)槿S技術(shù)的出現(xiàn)，讓我們多出來許多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在湍流上的實(shí)驗(yàn)技術(shù)就是高時(shí)空分辨率三維速度場(chǎng)測(cè)量技術(shù)?！?p>　　看著躍躍欲試的卓越，紀(jì)教授笑道：“要不要試試？”

　　卓越激動(dòng)的問道：“可以嗎？”

　　在湍流上他以前做過最好的實(shí)驗(yàn)就是可壓縮湍流的測(cè)量，一種比較老舊的技術(shù)，是用光學(xué)分析法，以楊氏干涉條得到的粒子平均位移，進(jìn)而得到速度場(chǎng)。

　　這種技術(shù)還是上世紀(jì)八十年代出現(xiàn)的，在很多地方幾乎淘汰了這種技術(shù)。

　　“當(dāng)然可以，你可以親自來操作?！奔o(jì)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?！?p>　　許久后，卓越熟悉了機(jī)器上的按鈕和操作步驟。

　　“記住了嗎？記住的話你來試試?！?p>　　卓越壓下忐忑而激動(dòng)的心情，道：“記住了?！?p>　　“那就開始吧！”

　　卓越呼出一口氣，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕。

　　瞬間，嗡的一聲，電腦啟動(dòng)，同步器運(yùn)轉(zhuǎn)，全息投影儀響起，激光片亮起。

　　之后他按動(dòng)放水，瞬間，水箱的上面落下一條旋轉(zhuǎn)的水柱，他轉(zhuǎn)頭看去，全息投影儀上出現(xiàn)一個(gè)1:10模擬，由激光形成的水柱。

　　紀(jì)教授道：“現(xiàn)在開始選擇流動(dòng)顯示！”

　　卓越首先選擇流線！

　　流動(dòng)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(xiàn)一段曲線，這是水流流動(dòng)時(shí)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(jì)教授道：“轉(zhuǎn)為跡線！”

　　按動(dòng)跡線按鈕，鼠標(biāo)隨機(jī)點(diǎn)擊水流中的某個(gè)水流點(diǎn)，屏幕上出現(xiàn)波幅不同的曲線。

　　這是他所選的水流點(diǎn)的速度方向不同時(shí)間段所形成的曲線。

　　“最后是染色體！”

　　染色體也叫做脈線，脈線是水流中固定的某個(gè)點(diǎn)，流經(jīng)這個(gè)點(diǎn)的流體微團(tuán)組成的一條染色體。

　　“好了，關(guān)掉吧！”

　　卓越按動(dòng)關(guān)閉按鈕，所有機(jī)器全部停止運(yùn)行，水箱中的水從出水口流出去。

　　紀(jì)教授看向卓越笑著問道：“感覺怎么樣？”

　　卓越笑道：“比學(xué)校里的機(jī)器實(shí)驗(yàn)好太多了?！?p>　　“哈哈……學(xué)校里的設(shè)備都是老舊的，所以給你們學(xué)生隨便擺弄，但我這里的設(shè)備都是最新的，那幫歐洲人不缺錢，我就讓他們給我弄來這一套裝備?！?p>　　“雖然不是最頂尖的，但也是非常優(yōu)質(zhì)的?！?p>　　“想不想試試更多的流動(dòng)顯示？”

　　卓越眼睛一亮，問道：“還有別的流動(dòng)顯示？”

　　“當(dāng)然，我這里不僅有染色體，還有氫氣泡、懸浮粒子、自由表面和片光?！?p>　　“這才僅僅只是水流的，我還有低速氣流流動(dòng)顯示?！?p>　　“分別有煙線、絲線和熒光微絲?！?p>　　聽的卓越心中激動(dòng)，這些實(shí)驗(yàn)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(jì)教授，不就有個(gè)實(shí)驗(yàn)室嗎，又好運(yùn)到這所實(shí)驗(yàn)室背后是個(gè)土財(cái)主，看把他的意的。

　　紀(jì)教授笑著問道：“你想實(shí)驗(yàn)?zāi)姆N？”

　　“懸浮粒子流動(dòng)顯示！”

　　懸浮粒子流動(dòng)顯示，是最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方式，聽說做出來的實(shí)驗(yàn)很漂亮，噴出來的水流就好似由無數(shù)螢火蟲組成的一般。

　　“我們?nèi)ジ舯诜块g！”

　　隔壁房間的設(shè)備與先前的房間設(shè)備差不多，只是沒有風(fēng)扇，只有一個(gè)水箱。

　　水箱的水不是從上面流下來的，在水箱的右邊有一個(gè)直徑十厘米左右的鐵管。

　　房間里很黑，只有電腦的旁邊有三盞燈，燈光還只對(duì)著電腦附近，水箱中很是黑暗。

　　紀(jì)教授道：“這里我來，你在旁邊看著?！?p>　　“嗯！”卓越點(diǎn)頭。

　　紀(jì)教授一邊操作一邊講解。

　　“懸浮粒子流動(dòng)顯示是用一些可視的固體微?；蛴偷位斓剿髦?，從固體微?；蛴偷蔚倪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)來了解水流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)?！?p>　　“一般可用的材料有聚苯乙烯微粒、鋁粉、蠟和松脂的混合物制成的銀白色小球和油滴?！?p>　　說著他啟動(dòng)機(jī)器，指著一個(gè)按鈕道：“銀白色小球早就混合好的，這個(gè)按鈕是將這些銀白色小球放到水中?！?p>　　他按動(dòng)按鈕后，只聽到無數(shù)噠噠聲連續(xù)而密集的響起，就好似無數(shù)小鐵球在鐵管中滾動(dòng)。

　　十幾秒后，聲音才漸漸消失！

　　“這個(gè)按鈕是發(fā)射！”

　　他按動(dòng)發(fā)射按鈕后，瞬間，一道淡青色水流快速噴射出來，好似一道火焰，出現(xiàn)一副絢麗的畫面。

　　卓越眼神迷離的看著這一幕。

　　科研并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(shí)驗(yàn)的時(shí)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，打印機(jī)中打印出電腦中的曲線。

　　許久之后，紀(jì)教授將機(jī)器關(guān)閉，卓越遺憾的收回目光。

　　之后幾天時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)室中，他們又實(shí)驗(yàn)了其余所有的流動(dòng)顯示。

　　不僅有水流的流動(dòng)顯示，還有氣流的流動(dòng)顯示。

　　紀(jì)教授手中拿著幾十張布滿曲線和粒子圖像的紙道：“我們來計(jì)算一番實(shí)驗(yàn)結(jié)果吧！”

　　紀(jì)教授實(shí)驗(yàn)室的辦公室中！

　　三人圍著一張桌子坐下，所有的實(shí)驗(yàn)報(bào)告攤放在桌子上。

　　紀(jì)教授道：“根據(jù)雷諾實(shí)驗(yàn)，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(guī)律、統(tǒng)計(jì)和湍流脈動(dòng)的譜?！?p>　　“根據(jù)我這么多年的研究發(fā)現(xiàn)，湍流的速度場(chǎng)是時(shí)間、空間坐標(biāo)和實(shí)驗(yàn)次數(shù)的不規(guī)則函數(shù)……”

　　“……”

　　【當(dāng)ξ=0時(shí)，=∫S??(k)exp(ik.ξ)dk ?dk ?dk ?.】

　　“波譜S??(k)表示脈動(dòng)動(dòng)能在波數(shù)段(k，k+dk)中的分布?！?p>　　紀(jì)教授扔下手中筆道：“這就是我這么多年的研究，你們看看接下來應(yīng)該怎么走？”

　　卓越道：“紀(jì)教授，根據(jù)這幾天的實(shí)驗(yàn)，我想到一種方法，您看看怎么樣?！?p>　　“你說！”

　　紀(jì)教授身子坐直一些，露出嚴(yán)肅的表情。

　　他聽楊教授說卓越推導(dǎo)出N-S方程，一開始他還不信，直到卓越在他面前親自推導(dǎo)出N-S方程，他才信。

　　此時(shí)，他不會(huì)把卓越當(dāng)普通學(xué)生，而是同輩的人。

　　卓越道：“如果我們根據(jù)一定的準(zhǔn)則檢測(cè)湍流信號(hào)，當(dāng)湍流信號(hào)滿足條件準(zhǔn)則時(shí)，開始記錄一組或幾組信號(hào)，然后對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析?！?p>　　“例如這樣！”卓越找出其中一份數(shù)據(jù)，“你們看這份數(shù)據(jù)，湍流邊界層外層，速度脈動(dòng)并非始終有很高的強(qiáng)度，而是間歇性地出現(xiàn)高強(qiáng)度脈動(dòng)?！?p>　　“像這種情況，最簡(jiǎn)單的方式是采樣時(shí)使用湍流間歇因子的的測(cè)量?！?p>　　紀(jì)教授問道：“我們是要用別的方式實(shí)驗(yàn)？”

　　“不用！”卓越道：“其實(shí)這種測(cè)量方式我這幾天已經(jīng)做了?！?p>　　“你做了？”紀(jì)教授疑惑的道：“你什么時(shí)候做的？”

　　他這幾天都和卓越在一起，一直都在看著他做實(shí)驗(yàn)，他沒發(fā)現(xiàn)卓越做了他說的實(shí)驗(yàn)。

　　“其實(shí)就是跡線和染色體實(shí)驗(yàn)，只是我把其中特殊的數(shù)據(jù)收集起來，所以就成了間歇性因子的測(cè)量?！?p>　　“奧，原來是這樣，將間歇性因子測(cè)量找出來，然后呢？”

　　“然后我們可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)，得出示性函數(shù)，求出間歇因子，最后就可得到湍流狀態(tài)平均值和非湍流狀態(tài)的平均值?！?p>　　“你是說湍流狀態(tài)和非湍流狀態(tài)的示性函數(shù)？”

　　“對(duì)！”卓越點(diǎn)頭。

　　“你把數(shù)據(jù)給我看看?！?p>　　“好的！”卓越從數(shù)據(jù)中找到幾份數(shù)據(jù)，指著它們上面的某個(gè)數(shù)據(jù)道：“您看，就是這些數(shù)據(jù)?！?p>　　紀(jì)教授看了片刻后道：“我寫出來，你看看對(duì)不對(duì)?！?p>　　示性函數(shù)他也經(jīng)常用到，只是用到的數(shù)據(jù)和卓越說的不同。

　　但他知道公式，所以卓越說的數(shù)據(jù)他可以很快寫出來。

　　“好的！”

　　紀(jì)教授拿起筆寫。

　　【l=1，|u'/U∞|>u??/U∞=0.01……】

　　紀(jì)教授問道：“是這樣嗎？”

　　卓越看了下，腦海中默默計(jì)算，之后道：“是的！”

　　紀(jì)教授道：“如果是以這個(gè)為示性函數(shù)，那么間歇性因子就是這樣?！?p>　　【r=N∑i=1I/N】

　　卓越道：“對(duì)！”

　　紀(jì)教授繼續(xù)道：“那么湍流狀態(tài)平均值和非湍流狀態(tài)平均值就是這樣！”

　　【<?>?=lim(N→∞)N∑(i=1)……】

　　紀(jì)教授問道：“之后怎么辦？”

　　楊教授道：“之后就用到N-S方程解了?！?p>　　卓越道：“對(duì)！”

　　紀(jì)教授皺眉道：“我這幾天也在研究N-S方程，但是怎么也無法推導(dǎo)出湍流的公式，這是為什么，不是說N-S方程是最有效推導(dǎo)出湍流方程的方程嗎？”

　　卓越笑道：“其實(shí)想要用N-S方程推導(dǎo)出湍流，要從最基礎(chǔ)的物理公式開始！”

　　“什么公式？”

　　“牛頓第二定律！”

　　“什么？”紀(jì)教授失聲道：“竟然是從這個(gè)公式開始？不會(huì)吧！”

　　牛頓第二定律是初學(xué)物理都會(huì)接觸到的公式，但就是這么最基礎(chǔ)，最簡(jiǎn)單的公式，竟然是解開湍流的鑰匙。

　　“是的！”卓越點(diǎn)頭道：“我推導(dǎo)出來給您看，您看過之后就知道了?！?p>　　“我推導(dǎo)出給您看看就知道了?！?p>　　“取一質(zhì)量為m的極小的運(yùn)動(dòng)流體單元為研究對(duì)象，對(duì)其運(yùn)用牛頓第二定律?！?p>　　【F=ma……】

　　“最后我們可以獲得以上這兩個(gè)張量形式?！?p>　　兩位教授看著卓越寫的滿滿三張紙的計(jì)算，有些迷糊。

　　這孩子的腦袋怎么長(zhǎng)的，這么復(fù)雜的公式竟然在這么短的時(shí)間計(jì)算出來，關(guān)鍵很多計(jì)算他是張口就來，都不用筆另外計(jì)算的。

　　紀(jì)教授和楊教授道：“等等，我要計(jì)算一下?！?p>　　一個(gè)多小時(shí)后，兩人教授呼了一口氣，心道：“終于計(jì)算完了?！?p>　　紀(jì)教授揉了揉酸痛的肩膀和脖子，道：“人老了，不服老不行啊，咱們兩人一起計(jì)算竟然花了這么久，卓越十幾分鐘就計(jì)算好了?！?p>　　“紀(jì)教授，您千萬別這么說，您一點(diǎn)都不老?！弊吭叫Φ溃骸澳€在壯年呢！”

　　“哈哈，壯年！”紀(jì)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(jì)教授和楊教授看著他們還有卓越寫的將近十張紙的計(jì)算。

　　紀(jì)教授喃喃的道：“這里面應(yīng)用到了斯特爾哈爾數(shù)，求得非定常項(xiàng)與慣性項(xiàng)之比?！?p>　　“費(fèi)勞德數(shù)求得慣性力和重力之比……”

　　一邊說他一邊驚嘆，楊教授心中也是如此。

　　這么龐大的計(jì)算量卓越是怎么想出來的，這不是人的腦子??！

　　從這就可看出，他當(dāng)時(shí)推導(dǎo)出N-S方程所需要的腦力不是普通人能做到的。

　　難怪說數(shù)學(xué)和物理是天才的世界，智商稍微差點(diǎn)的在這兩個(gè)領(lǐng)域想要進(jìn)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(yīng)該是從雷諾數(shù)和轉(zhuǎn)捩入手，但我不知道怎么寫。”

　　他突然振奮的道：“只要解開這個(gè)，就能求出湍流的公式，百年來無數(shù)科學(xué)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(zhǎng)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(jìn)不了了。

　　既然之后無法計(jì)算了，卓越就無法從紀(jì)教授這尋找到答案了，所以他們?cè)诋?dāng)天就告辭離開。