都大学了,小学系统才来? 第421节

  但要通过磁场来控制和约束腔室内的超高温等离子体。

  最大的问题便是超高温等离子体的超大雷诺系数导致的不规则湍流。

  被电磁场束缚的高密度等离子体。

  任何微小的扰动都会使整个体系产生紊乱。

  数千万度的超高温等离子一旦脱离控制。

  将会对反应堆的腔室造成不可挽回的破坏。

  而商业化的前提就是能长时间运行和稳定输出能量。

  否则一个可控核聚变反应堆运行一两天就得检修。

  那可以说没有任何实际意义。

  要想做到长时间的控制。

  针对可控核聚变反应堆腔室内的超高温等离子体建立一个精确的数学模型。

  是必须的事情。

  这也是当前各国研究可控核聚变的核心之一。

  但老实说。

  这个研究方向并不被多少人看好。

  因为太难了。

  难到几乎不可能。

  要想建立一个数学模型来精确控制反应堆腔室内的超高温等离子体。

  在如今的可控核聚变领域中。

  还不如寻找一种材料。

  能够做到相对较长时间地抵御等离子体的溅射。

  这条路反而更有希望。

  比如华夏,在材料这条路上走得就相对较远,掌握了世界领先的第一壁材料制造技术。

  比如增强热负荷的铍铜钨复合材料,就是华夏研发出来的。

  被广泛应用在国内的可控核聚变研究中。

  甚至包括国际性合作项目“国际热核聚变实验堆(ITER)“,都有超过百分之十以上的第一壁材料应用这种复合金。

  老实说,寻求极致的对抗材料来实现可控核聚变,也是迫不得已。

  因为大家都知道。

  为超高温等离子体湍流建立精确的数学模型。

  才是正确的道路。

  但这条路实在太难了。

  难到目前全世界都没有人能走通。

  而陈林来找韦北辰的原因就在于此。

  纳维-斯托克斯方程。

  正是描述流体运动的基本方程。

  也是研究湍流的数学基础。

  如果能在纳维-斯托克斯方程的研究上取得突破。

  或者至少找到一些新的数学工具和方法。

  那对于解决可控核聚变中的等离子体湍流控制问题,肯定大有帮助。

第三百二十三章 窦教授的研究成果

  当然,陈林自己对上面这一大堆信息是完全不了解的。

  这些东西全是MOSS昨天晚上分享给他的。

  什么可控核聚变、什么等离子体湍流、什么纳维-斯托克斯方程......

  在昨天之前,陈林对这些概念的了解。

  大概就停留在“听说过“的水平。

  最多在网上刷到过一些科普视频。

  知道可控核聚变是“人造太阳“,知道这玩意儿一旦实现。

  人类就再也不用担心能源问题了。

  陈林当然会比普通人了解得更多一点,因为陈林参加过可控核聚变项目组的会议,帮助他们解决过设计工程实验堆过程中遇到的数学问题。

  但是对于更多的技术细节陈林其实也不是特别清楚。

  毕竟参加帮助解决可控核聚变项目组的数学问题是在系统更新完成之前的事情,那时候系统还没有【自动学习】功能。

  不过这也不是什么大问题。

  昨天晚上和MOSS通完话之后。

  陈林就立刻打开了系统界面,查看【自动学习】功能。

  果然,在可选择的学科列表里。

  赫然有【核科学】和【核工程】两个选项。

  陈林想了想。

  本来是打算连夜开始学的。

  但看了一眼时间。

  已经快12点了,

  明天还要早起去燕北找韦北辰。

  折腾一晚上也学不了多少。

  还不如好好睡一觉。

  养足精神。

  于是陈林就没再折腾。

  直接上床睡觉了。

  当然。

  按照陈林自己的计划。

  后面还是要用系统的【自动学习】功能,学习【核工程】和【物理】的学科知识,至少分别学习到研究生水平。

  然后结合学习到的知识和【小小数学家】的能力。

  针对可控核聚变反应堆腔室内的超高温等离子体。

  建立一个精确的数学模型。

  这是他目前能想到的最优解。

  不过MOSS给的另一条信息倒是很值得关注,陈林回想起昨晚MOSS发给他的那段资料。

  浙省理工大学的窦华书教授,在2021年的时候,根据能量梯度理论和纳维-斯托克斯方程的理论分析,发现了一个重要的结论:

  湍流是由于流场中的速度间断导致的奇点所引起的非线性失稳所产生的。

  湍流的发生与否,完全取决于流场中机械能梯度的大小和方向。

  对牛顿流动中雷诺数Re的变化,和非牛顿流动中的黛博拉数De的变化,对湍流转捩起的作用,只是影响了机械能梯度的变化而已。

  理论分析结果与大量的实验结果,和纳维-斯托克斯方程的直接数值模拟(DNS)结果,取得了一致。

  陈林当时看到这里,其实不明白这段信息表达的意思。

  还是MOSS给他解释清楚了。

  根据上述研究结果,在转捩流动和湍流流动中。

  存在纳维-斯托克斯方程的奇点。

  在这些奇点上,流动变量是不可微分的。

  因此,方程在这些奇点处就没有解。

  因为方程在奇点处没有解,即使方程在定义域中其他点上都有解,方程在全局定义域中就不存在光滑解。

  换句话说。

  NS方程求解析解这条路,走不通。

  这对于陈林来说,其实是一个不错的好消息。

  为什么?

  因为本来如果要针对可控核聚变反应堆腔室内的超高温等离子体建立一个精确的数学模型。

  有两条路径:

  第一条,求解析解。

  第二条,数值近似解。

  现在窦华书教授的研究结果。

  直接证明了第一条路是死路。

  那陈林就不用在那条路上浪费时间了。

  直接走另一条路就可以了。

  这也是陈林一大早来找韦北辰的原因。

  本来建模就是需要编程的。

  针对可控核聚变反应堆腔室内的超高温等离子体,意味着超大的变化量。

  这就需要用到超级计算机了。

  而MOSS告诉陈林,如今进行偏微分方程研究的数学家们。

  很多人都会用到超级计算机。

  这些数学家应该有现成的建模程序。

  陈林只需要改动一下,就可以直接开始计算了。

  不用从头开始写代码,可以减少很多时间。

  陈林当时问MOSS,为什么不能直接进入这些超级计算机建模?

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