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  • 1 # 狗小花捲

    相比起黎曼猜想、費馬大定理、哥德巴赫猜想等全球知名的難題,納維-斯托克斯方程的存在感很低,即使在世界千禧年七大難題裡,也很少會有人提及,最重要的原因就是,這個難題實在是不太好理解,尤其對於普通人而言,甚至名列榜首的P/NP問題普通人都可以揣摩到一些,但就是很難理解納維—斯托克斯方程,這也是為什麼民科很少觸及這個問題的原因。

    大家可以看看對這個難題的描述:

    起伏的波浪跟隨著我們的正在湖中蜿蜒穿梭的小船,湍急的氣流跟隨著我們的現代噴氣式飛機的飛行。數學家和物理學家深信,無論是微風還是湍流,都可以透過理解納維-斯托克斯方程的解,來對它們進行解釋和預言。雖然這些方程是19世紀寫下的,我們對它們的理解仍然極少。挑戰在於對數學理論作出實質性的進展,使我們能解開隱藏在納維葉-斯托克斯方程中的奧秘。

    起伏的波浪跟隨著我們的正在湖中蜿蜒穿梭的小船,湍急的氣流跟隨著我們的現代噴氣式飛機的飛行。數學家和物理學家深信,無論是微風還是湍流,都可以透過理解納維-斯托克斯方程的解,來對它們進行解釋和預言。雖然這些方程是19世紀寫下的,我們對它們的理解仍然極少。挑戰在於對數學理論作出實質性的進展,使我們能解開隱藏在納維葉-斯托克斯方程中的奧秘。

    沒頭沒尾,你甚至在這段話裡都很難揣測出這個難題究竟描述的是什麼問題,流露出一股玄學的問題,今天我們就來聊聊納維-斯托克斯方程。

    這個方程並不是一個人提出來的,1775年,著名數學家尤拉,對,沒有錯就是數學界四大天王尤拉,他如今又來摻和流體力學了,他在《流體運動的一般原理》一書中根據無粘性流體運動時流體所受的力和動量變化從而推匯出了一組方程。

    方程如下:(ax²D²+bxD+c)y=f(x)(只是其中一種形式,還有泛函極值條件的微分表示式等),這是屬於無粘性流體動力學(理想流體力學)中最重要的基本方程,是指對無粘性流體微團應用牛頓第二定律得到的運動微分方程,它描述理想流體的運動規律。奠定了理想流體力學基礎。

    粘性流體是指粘性效應不可忽略的流體。自然界中的實際流體都是具有粘性,所以實際流體又稱粘性流體,是指流體質點間可流層間因相對運動而產生摩擦力而反抗相對運動的性質。

    1821年,著名工程師納維推廣了尤拉的流體運動方程,考慮了分子間的作用力,從而建立了流體平衡和運動的基本方程。方程中只含有一個粘性常數。

    1845年斯托克斯從連續統的模型出發,改進了他的流體力學運動方程,得到有兩個粘性常數的粘性流體運動方程的直角座標分量形式,這就是後世所說的納維-斯托克斯方程。

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