而眼前的试验基地里,是充满了大型管道、风扇、激光器和精密光学元件的工业艺术空间,空气中弥漫着微弱的风声和电子设备的嗡鸣。
这是林悠第一次在现实中,见到这样具有工业魅力和些许科幻感的实验室。
张扬带两人参观的第一站,演示低雷诺数流动。
面前是一个装满透明高粘度硅油的流动水槽,配有精密的注射泵和染料注入装置。
张扬开启设备,缓慢注入红色染料,染料在硅油中拉伸出清晰、平滑、毫不混合的线状条纹,像一条条彩色的丝带。
张扬在一旁解释道:“这就是低雷诺数流动,粘性力主导一切。看,NS方程里的粘性项就像这粘稠的浆液,把一切都抹平,维持着秩序。数学上很好处理,对吧?”
林悠在一旁点了点头,“嗯,椭圆算子的正则化效应,直观上看就是这种平滑和耗散……”
一边参观着实验,一边交流了几句后,张扬态度有些变化了,好奇道:“林悠,我听老师说,你是大一的?是不是说错了,你其实是研一的?”
唐贞仪在一旁说道:“我师弟今年19岁,大一上学期刚结束。”
张扬点了点头,若有所思,带着两人前往第二站,高雷诺数流动的湍流演示。
三人在试验基地里穿行,很快来到另一间实验室,里面是一座小型低速回流风洞,测试段放置着一个圆柱模型。模型表面有无数个小孔,连接着烟线发生器,一台庞大的粒子图像测速仪架设在旁边。
张扬一边介绍着实验设备,一边观察着林悠和唐贞仪的反应,两人看上去脸上都很淡定。
事实上,做过许多功课后,林悠和唐贞仪对流体力学方面的许多实验都不陌生,在网上和期刊上看过很多图文并茂的讲解。
风洞启动,气流呼啸而过。
当风速较低时,烟线在圆柱后平稳地分开,形成对称的涡街,当逐渐提高风速,现象陡然剧变!
烟线开始剧烈摆动、破碎,在圆柱后方形成一个混乱、无序、却又有某种内在规律的涡旋场。激光片光源瞬间打亮,粒子图像测速仪的相机捕捉到无数示踪粒子的运动。
张扬在一旁说道:“看,这就是非线性项,它把平滑的流线撕碎、拉伸、折叠,创造出这些不同尺度的涡旋,能量从大涡传到小涡,直到被粘性耗散掉,这就是湍流。”
林悠目不转睛盯着眼前的实验,下意识地喃喃自语:“……所以非线性项的本质是涡旋的拉伸,它导致了涡量拟能的级串过程……”
张扬惊讶地转过头,“你居然知道‘涡量拟能’?看来一点都不外行啊。对,就是这个感觉!你看这个涡,它被拉长的这个过程,就像……就像……”
他一时语塞,找不到合适的形容词。
林悠飞快地接话:“就像数学上的‘拉伸变换’,其雅可比矩阵的特征值决定了局部体积元的变形率。”
张扬愣了一秒,隔行如隔山,他没太听懂这些数学名词,但还是笑着道:“你们数学上是这么说吗?数学不愧是所有理工科的基础,我们只能看到它‘大概’这样变,你们却要把它‘到底怎么变’给算得明明白白……”
演示的实验不多,但关于流体力学的设备,张扬带着林悠和唐贞仪整整逛了一遍。
一整个下午,张扬从为了完成任务,到认真交流……看得出来,和初见时相比,张扬现在的态度好了很多。
他依旧觉得林悠和唐贞仪没那个本事解决千禧年大奖难题,但至少两人表现出来的专业性让他认可了。