《我的系統能刷數學經驗》第589章 CMS年會 九【NS報告會4-物理的解釋】(2)

作者:見習人類觀察員·1個月前

他重新拿起白板筆,在第五塊白板上寫下一個無量綱量:

Kn = λ / L

“這是克努森數。由丹麥物理學家馬丁·克努森提出,它是氣體動力學裡最重要的一把尺子。”

“λ 是分子平均自由程,L 是流體運動的特徵尺度。”

“當 Kn 遠小於1時,連續介質近似成立,NS方程有效。”

“當 Kn 接近1時,區域性熱平衡假設失效,NS方程必須退場,玻爾茲曼方程接管。”

“所以,我們要證明的不是‘數學奇點不存在’。”

“剛才我己經證明,數學奇點存在。”

“我們真正要證明的是:在物理流體中,任何通向這個數學奇點的路徑,都必須先穿過 Kn≈1 的邊界。”

“也就是說,爆破還沒來得及發生,NS方程的舞臺就己經塌了。”

……

徐辰開始寫下剛才爆破證明中的尺度律。

L(t) ~ C?√(T?t)

‖?u(t)‖ ~ C?/(T?t)

ω(t) ~ C?/(T?t)

“這組關係來自前面那個主奇異剖面。它告訴我們,越接近爆破時間T,特徵尺度L(t)越小,渦量和速度梯度越大。”

“現在我們把物理邊界放進去。”

他在旁邊寫下:

L(t_c) = λ

“t_c 是連續介質失效時刻。”

“由於L(t)會趨向0,因此在T之前必然存在一個t_c,使得L(t_c)=λ。”

“更關鍵的是,對任意t∈(t_c,T),經典NS方程所要求的連續流體結構己經不存在。此時再談NS方程的解是否趨向無窮大,就像在相對論區域裡繼續用牛頓公式計算超光速運動。”

“形式上可以算,物理上無意義。”

……

然後,徐辰寫下第二組關係。

在 L≈λ 的邊界層附近,將NS變數與玻爾茲曼分佈函式 f(t,x,v) 進行匹配:

u(t,x)=∫ v f(t,x,v)dv / ∫ f(t,x,v)dv

T(t,x)∝∫ |v?u|2 f(t,x,v)dv

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……

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