2021年12月1日下午2:40,由西安建筑科技大学力学技术研究院(IMT)开展的力学访谈,在IMT成功进行。本期访谈的嘉宾是北京航空航天大学陈曦教授。
访谈掠影
力学访谈源于对力学家的致敬,希望以访谈的形式请他们分享自己的学术成果、科研心得、新思想,以此激励学生的科学研究激情。采访内容如下:
问:湍流是一种普遍存在的现象,然而当流动被固体壁或边界限制时,这些湍流波动的统计特性发生了根本性的变化。您能谈谈壁面湍流有哪些研究难点吗?
答:首先,我想说,力学家我实不敢当。然后再回答你的问题。难易是相对的。实际上,所有的湍流问题都有难点,而一旦突破之后,再好的答案可能又显得平凡易得。
作为壁湍流,从特点来讲,根据我的体会来说,就是很难给出一个壁湍流的完整相似解,只能采取局部突破和整体合围相结合的方法来逐渐认识。相比于壁层流,一个Blasius相似解就给出全局的流场;相比于自由湍流,比如混合层或者射流,也是一个常数的涡粘假设就能大体抓住平均速度性质,而壁湍流显然不是这么简单。总结我的体会,壁面湍流离不开空间分层,这个观点现在来看越发显得有价值。
问:您研究的大尺度主动阻力控制(即跨向反射流强迫)下湍流通道中的涡度输运技术,如何考虑应用此技术于室内湍流通道中以达到更好的减阻效果?
答:其实已经有学者从实验的途径来实际检验大尺度环流主动控制的效果。我们最近有新的进展,提出了复合式减阻方法,发现减阻效果很稳定,相关研究持续推进中。
问:涡旋研究是流体运动最常见的问题之一,您能谈谈不同尺度的涡结构对于能量耗散有何不同之处?
答:根据Kolmogorov的能量极串理论,大尺度涡基本不耗散能量,只负责在空间和尺度之间传递能量,而负责最后耗散能量的是处于Kolmogorov小尺度的涡。这里我讲的都是三维的湍流,二维湍流则反过来。
问:近年来国内外改善室内通风环境的方法多种多样,您能否谈谈研究不同空调挡风板几何构型对于优化气流组织有何重要影响?
答:老话讲“防风如防箭”,挡风板如果使得出来的气流如强弩之末,则对人体伤害性或许就不大了。可能,好的挡风板应使冷气流或者新鲜气流从空调出来时,同时优化湍流对流性运动和湍流扩散性运动,这样既起到调温作用,也减少人体的刺激。
问:在湍流的理论分析、模型预测和流动减阻方面取得了原创性成果,您对于我们研究生在如何做好科研方面有什么建议?
答:做科研有时间周期。十年一个周期,要有这个心理准备。
采访人:孙勇
撰稿人:孙勇