2021年3月29日-31日19时30分,IMT全体研究生观看了George K. Batchelor Centenary celebration系列报告。会议嘉宾有:Howard Stone (Princeton, USA), Detlef Lohse (Twente, Netherlands) and Ray Goldstein (Cambridge, UK), and plenary lectures from Berengere Dubrulle (SPEC, Saclay, France), Rama Govindarajan (ICTS, Bengaluru, India) and Xiaojing Zheng(郑晓静) (Lanzhou, China)。本次会议由EUROMECH, IUTAM, Cambridge University Press and Trinity College共同举办。
本次会议的主持人是Paul Linden教授,他是剑桥大学应用数学和理论物理系G.I.泰勒流体力学荣休教授、唐宁学院名誉教授,以及加州大学圣地亚哥分校机械与航空航天工程系的环境科学与工程Blasker杰出荣誉教授。他曾担任加州大学圣地亚哥分校机械与航空工程系主任(2004-2009),环境与可持续发展倡议主任(2007-2009)和可持续发展解决方案研究所创始主任(2009-2010)。他现任《流体力学杂志》副主编和JFM Perspectives编辑。他是美国物理学会、皇家气象学会、欧洲科学院和皇家学会会员。
会议掠影
整个会议共持续三天,共邀请了八名著名学者进行了报告。他们分别为Ray Goldstein、Rama Govindarajan、Patrick Huerre、Detlef Lohse、Berengere Dubrulle、Xiaojing Zheng(郑晓静)、Howard Stone、Keith Moffatt。
第一天,Ray Goldstein教授的报告题目为“Two stories of fluids and light: algal phototaxis and dinoflagellate bioluminescence”。他主要介绍了微生物和光的力学运动行为研究,如绿藻向光方向运动的动力学,这完全是由单个细胞的反应驱动的,所有这些藻类在游动时围绕着一个身体固定的轴旋转。因此,当每个细胞上的定向光敏器与光非对齐时,就会接收周期性的信号。Rama Govindarajan教授的报告题目为“Stratified viscosity: a singular and nonlinear tale”。她主要讨论粘度变化会以一种奇特的方式影响剪切流。最显著的表现是流动稳定性的改变。在剪切流的线性稳定性算子中,粘性变化是一种奇异摄动。由于这一点,粘性的轻微分层会导致稳定性的巨大变化:在通道中仔细放置的薄层混合层上10%的变化可以使不稳定临界雷诺数改变一个数量级。
次日,Patrick Huerre教授作了题目为“George Batchelor and the founding of EUROMECH”的报告,主要介绍了George Batchelor和Dietrich Küchemann的密切合作。在60年代“冷战”兴起期间成功地成立了欧洲机械委员会。Euromech最初的成功是由于组织了座谈会,即约50名科学家的会议,集中讨论了一个专题,并留出了充足的时间进行非正式讨论。接着分析了90年代由David Crighton和Hans Fernholz发起的欧洲机械委员会进入欧洲机械学会的成熟过程。这一转变在一定程度上是由于在流体力学、固体力学、湍流、非线性振动和材料力学五大系列欧洲会议的创立。Detlef Lohse教授的报告题目是“Physicochemical hydrodynamics of droplets and bubbles out of equilibrium”。主要介绍了液滴和气泡的物理化学流体力学不平衡,特别是相变,表现出惊人的丰富和往往违反直觉的现象。硅油滴浸泡在稳定的乙醇-水混合物中,表现出有趣的上下弹跳现象,令人印象深刻,并从运动机理上进行了详细阐述。Berengere Dubrulle教授的报告题目是“On the small scale structure of turbulence”。她首先回顾了George K. Batchelor的科研历程和学术思想,利用最近的数值模拟和实验室实验数据,描绘了小尺度湍流的现代图景。接着讨论了在耗散范围内局部能量转移的极端事件的位置是如何产生间歇性的,并将速度场描述为这些位置。证明了这种强烈的事件是与重新连接事件,产生于相互作用的Burgers旋涡。
第三日,Xiaojing Zheng(郑晓静)教授作了题目为“Turbulence effects in wind-blown sand movements”的精彩报告。地面风切变和沙粒运动引起的沙尘暴和土地沙漠化是困扰人类社会的环境问题,本质上是高雷诺数的气固两相壁面湍流的后果。在充满颗粒的流动(如风沙流、沙尘暴等)中,沙粒的沉降。作为研究目的,她首先对风沙流中颗粒与壁面相互作用引起的湍流调制进行了实验研究。研究发现,颗粒壁面(P-W)过程的存在使含颗粒流中的VLSM显著减少,甚至在壁面附近被破坏。此外,还介绍了沙尘暴的现场观测和大气表层含沙风场脉动风速的预测模型。结果表明,不同尺度的湍流结构及其调制是影响含沙风场预测的关键因素。最后,提出了一种旨在再现沉积沙粒形成的沙丘场演化过程的跨尺度模拟方法,实现了沙丘场形成和演化的定量模拟,并预测了沙漠边缘的扩张速度。Howard Stone教授的报告题目为“Modern applications of classical ideas in fluid mechanics: thin films, physical chemistry and molecular biology”。他介绍了两个来自薄膜动力学和细胞生物学的例子。首先,通过实验地记录了垂直板边缘附近下降膜形状的时间和(三维)空间变化,然后使用一种新的相似解来理解这种变化,其中三个自变量和一个偏微分方程可以折叠成一个常微分方程。接着讨论了分裂细胞中纺锤体的形成,并报道了记录微管生长过程中浓缩蛋白质相的实验。这种结构导致沿微管的离散液滴,由瑞利高原不稳定驱动,液滴是触发分支成核的位置。他认为,这种“结构-功能”的联系与启动新微管成核所必需的多分子物种的动力学是一致的。最后,Keith Moffatt教授的报告题目为“George Batchelor - a personal reminiscence”。他介绍了他与George K. Batchelor教授的科研与生活联系,从学生时期到2000年George K. Batchelor去世,在这近42年时间里,George K. Batchelor如何影响到自己的科学研究中以及George K. Batchelor担任DAMTP负责人时所取得的巨大成就。
每次讲座最后,几位力学学者对报告相关科学研究进行了激烈的讨论。这样高质量的报告让各位参会人员收获满满,令人印象颇深。不仅充分启发了我们的研究思维,也对相关领域的前沿研究有了更深层次的理解,堪称一场力学知识的盛宴。
Biography: George Batchelor
He was for many years a Professor of Applied Mathematics in the University of Cambridge, and was founding head of the Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics (DAMTP). In 1956 he founded the influential Journal of Fluid Mechanics which he edited for some forty years. Prior to Cambridge he studied at Melbourne High School and University of Melbourne.
As an applied mathematician (and for some years at Cambridge a co-worker with Sir Geoffrey Taylor in the field of turbulent flow), he was a keen advocate of the need for physical understanding and sound experimental basis.
His An Introduction to Fluid Dynamics (CUP, 1967) is still considered a classic of the subject, and has been re-issued in the Cambridge Mathematical Library series, following strong current demand. Unusual for an 'elementary' textbook of that era, it presented a treatment in which the properties of a real viscous fluid were fully emphasised. He was elected a Foreign Honorary Member of the American Academy of Arts and Sciences in 1959.
The Batchelor Prize award, is named in his honour and is awarded every four years at the meeting of the International Congress on Theoretical and Applied Mechanics.
George Batchelor (1920 – 2000). George was a towering figure in the field of fluid mechanics, carrying out ground-breaking research on turbulence and then on micro-hydrodynamics. In addition to his personal research, George established the DAMTP where this meeting is being held. DAMTP has trained many prominent researchers in fluid mechanics from the UK and around the world and hosted many academic visitors working in the subject.
撰稿人:刘哲
校对:刘哲