【??中国科学报】科学家构建出常规中性大气边界层理论模型

因此,深入理解常规中性大气边界层的湍流结构和流动物理,对于风能应用、天气预报、气候模拟等领域具有重要的研究意义和应用价值。但是,目前的理论预测往往局限于表面层的平均风速分布,还缺乏在包含表面层、逆温层等在内的整个湍流边界层中都成立的普适理论。此次研究中,刘罗勤系统研究了常规中性大气稳定度条件下大气边界...

文森特·梵高《星月夜》中的湍流天空与科学理论相符

他指出,深入理解湍流将有助于改善天气预报、减少飞行颠簸以及其他许多过程。“即使经过了超过100年的研究,我们仍然无法定义这一复杂现象,”黄教授说。“它既极为重要,又极为复杂。”这篇研究论文揭示了梵高名作《星月夜》中神秘而奇幻的天空,背后隐藏着与湍流理论的惊人相似性,展现了艺术与科学之间的微妙联系。研究...

挑战复杂流动世纪难题——“聚焦前沿科学问题”系列报道之五

“这类流动之所以让人感到神秘莫测,是因为它的复杂性、多样性和挑战性。”西北工业大学航空学院教授钟诚文告诉记者,它的流动结构极其复杂,存在形式极其多样,精准预测极具挑战。“在极高速、极高温、微纳尺度等极端条件下,存在着强烈的多尺度非平衡流动现象,且存在多物理化学场耦合,这时常规的流体力学理论已不再适用,...

挑战复杂流动世纪难题

“这类流动之所以让人感到神秘莫测,是因为它的复杂性、多样性和挑战性。”西北工业大学航空学院教授钟诚文告诉记者,它的流动结构极其复杂,存在形式极其多样,精准预测极具挑战。“在极高速、极高温、微纳尺度等极端条件下,存在着强烈的多尺度非平衡流动现象,且存在多物理化学场耦合,这时常规的流体力学理论已不再适用,...

梅夏英 | 复杂系统与智能涌现:未来数字法研究的范式图景 | 专论

(一)复杂系统的主要基本原理和范式复杂系统理论脱胎于现当代的一般系统论,是以“他组织”为基础的系统论的跃升。早期系统论的研究针对的是相对简单的系统,如机械系统、信息系统和自然系统等,并总结提炼了一些基础的原理,构成了复杂性系统研究范式的雏形。其中,早期系统论提炼出了系统所独有的一系列规律性特征,并构...

小小海洋“飞沫”如何影响台风和气候预测预报?“海洋之神”早期...

在浪致混合理论中,“飞沫”被视为影响海气热量交换的关键因素(www.e993.com)2024年11月10日。以台风为例,波浪破碎产生的飞沫可以大幅度增加海洋与大气之间的热量传递,从而使得预报的台风变强;而波浪产生的湍流混合以及降雨过程则可通过降低海表温度进而减少海气之间的热交换,使得预报的台风变弱。以上两种过程互相竞争。

新的理论框架揭开了湍流动力学中同步的奥秘

然而,由于缺乏关于小尺度湍流的数据,准确预测这种湍流仍然非常具有挑战性,这导致了小的初始误差的引入。这些误差反过来又会导致流动状态的剧烈变化,这种现象被称为混沌蝴蝶效应。为了解决小尺度湍流数据有限的挑战,采用了一种称为数据同化(DA)的数据驱动方法进行预测。通过整合各种信息源,这种方法能够从较大的对应物中...

活性湍流:从二维到三维 | 进展

在理论层面,本研究摒弃了复杂的模型构建,而是从最基本的力元在边界中的镜像关系出发,推导出了流场标度率的渐近解析表达(见图4)。这一理论创新不仅简化了对活性湍流统计特性的理解,更为实验观察提供了坚实的理论基础。图4,流体力学的“力元-双镜像”模型(a),模型预测的渐近标度率(b),以及结合实验系统特征后的具...

新数据对几十年前的海水上升流科学理论提出挑战

如果湍流在水最冷的底部附近最强,那么在水更冷的底部,特定水团会经历更强的混合。这将使底层水变得更冷、更稠密,把水往下压,而不是往上提。这一理论预测已被测量结果证实,但它似乎与观测到的事实相矛盾,即深海并没有简单地被两极形成的低温、高密度的海水填满。

挑战经典物理学:发现弹性湍流的惊人特性

与之对应的是经典湍流,发生在牛顿流体中,例如,当河水高速流过桥柱时。虽然存在数学理论来描述和预测经典湍流,但弹性湍流仍然等待这样的工具,尽管它们对生物样品和工业应用很重要。“这种现象在微流体中很重要,例如在混合小体积聚合物溶液时,这可能很困难。”复杂流体和流动部门负责人马克·爱德华多·罗斯蒂(MarcoEdoard...