吴峰教授

              

一直以来,湍流都被认为是经典物理留下的世界难题，也是一个重大的基础科学问题，因从1845年沿用至今的N-S方程在数学上很难求解。6月28日，中科大吴峰教授在“安光所青年学术沙龙”和“中科院青年创新促进会”联合承办的安光所青年学术沙龙十一期活动上提出了让人耳目一新的湍流理论新观点，该观点若进一步完善或能破解这一难题。

吴峰教授，1964年起就读中科院力学所稀薄气体动力学研究生，师从林同骥教授，研究生毕业不久进入中国科技大学任教，主要研究方向为湍流机理及电流变液机理及应用研究，主讲《湍流理论》、《理论流体力学》、《连续介质力学》（流体部分）、《统计物理》（II）、《热力学与统计物理》等课程。

在题为“物理视角下的湍流”的报告中，吴教授阐述了他关于湍流研究的新观点，并以此为依据，利用非标准分析方法对流体力学中的“流体微团”给出了数学解释。分析过程中，吴教授引入了 “单子”的概念。 “单子”是以实数点为中心，以无穷小ε为半径，在实数集中构造的一系列有结构的点的基本单位。即利用“单子”可构建 “流体微团”。从物理角度看，单子相当于一个介于宏观和微观之间的单元。每个单子中包含了足够多的流体分子，同时从宏观上看又足够小。为利用“单子”解释湍流脉冲的现象，吴教授继而引入了“点平均”的概念，并将脉动物理量分解成平均量和脉动量之和。与雷诺分解的时间平均不同，点平均是一种空间平均。以“点平均”和单子连续假设为基础，吴教授重新推导了湍流方程，并最终得到一个无雷诺应力项的自动封闭湍流方程，运用该方程或可预测湍流运行状态。

吴教授利用非标准分析方法成功解释了“流体微团”，继而逐渐深入，开拓出个人关于“湍流理论”的崭新观点，这种灵感却源于他于文革期间在北京大学图书馆与“非标准分析方法”的一次“偶遇”。在我们的日常科研工作中，不经意的点滴积累也许就会铸就最后“意外”的成功，因此，放开我们的视野， 对各领域知识兼收并蓄，提出科学“新观点”，也许离我们并不遥远。

 

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背景知识： 
    湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。