中國科大吳峰教授作客安光所青年學術沙龍

一直以來，湍流都被認為是經典物理留下的世界難題，也是一個重大的基礎科學問題，因從1845年沿用至今的N-S方程在數學上很難求解。6月28日，中科大吳峰教授在「安光所青年學術沙龍」和「中科院青年創新促進會」聯合承辦的安徽光學精密機械研究所青年學術沙龍十一期活動上提出了讓人耳目一新的湍流理論新觀點，該觀點若進一步完善或能破解這一難題。

吳峰教授，1964年起就讀中科院力學所稀薄氣體動力學研究生，師從林同驥教授，研究生畢業不久進入中國科技大學任教，主要研究方向為湍流機理及電流變液機理及應用研究，主講《湍流理論》、《理論流體力學》、《連續介質力學》（流體部分）、《統計物理》（II）、《熱力學與統計物理》等課程。

在題為「物理視角下的湍流」的報告中，吳教授闡述了他關於湍流研究的新觀點，並以此為依據，利用非標準分析方法對流體力學中的「流體微團」給出了數學解釋。分析過程中，吳教授引入了「單子」的概念。「單子」是以實數點為中心，以無窮小ε為半徑，在實數集中構造的一系列有結構的點的基本單位。即利用「單子」可構建「流體微團」。從物理角度看，單子相當於一個介於宏觀和微觀之間的單元。每個單子中包含了足夠多的流體分子，同時從宏觀上看又足夠小。為利用「單子」解釋湍流脈衝的現象，吳教授繼而引入了「點平均」的概念，並將脈動物理量分解成平均量和脈動量之和。與雷諾分解的時間平均不同，點平均是一種空間平均。以「點平均」和單子連續假設為基礎，吳教授重新推導了湍流方程，並最終得到一個無雷諾應力項的自動封閉湍流方程，運用該方程或可預測湍流運行狀態。

吳教授利用非標準分析方法成功解釋了「流體微團」，繼而逐漸深入，開拓出個人關於「湍流理論」的嶄新觀點，這種靈感卻源於他於文革期間在北京大學圖書館與「非標準分析方法」的一次「偶遇」。在日常科研工作中，不經意的點滴積累也許就會鑄就最後「意外」的成功，因此，放開視野，對各領域知識兼收並蓄，提出科學「新觀點」，也許離我們並不遙遠。

背景知識：

湍流是流體的一種流動狀態。當流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流，也稱為穩流或片流；逐漸增加流速，流體的流線開始出現波浪狀的擺動，擺動的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流況稱為過渡流；當流速增加到很大時，流線不再清楚可辨，流場中有許多小漩渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動，還有混合。這時的流體作不規則運動，有垂直於流管軸線方向的分速度產生，這種運動稱為湍流，又稱為亂流、擾流或紊流。

活動現場

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