物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年7月1日
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标题: 层流和湍流流体流动的数学定义
标题: On a mathematical definition of laminar and turbulent fluid flow
摘要: 如标题所述,本研究提出了层流和湍流的数学定义,即一种可用于构思和证明关于此类流动的数学定理的定义。 该定义基于人类长期已知的实验事实:每当重复一个给定的流动时,如果流动是湍流,结果将不会相同。 湍流流动并非严格可重复。 从这一基本事实可以得出关于湍流流动的更复杂的真理:通过大量重复结果求平均得到的平均流动并不是自然流动,即它是一种在任何实验中都无法自然出现的流动。 所提出的定义需要一些初步的数学概念,这些概念也在文中进行了介绍:函数之间的接近性,实现的集合,流动的平均方法,以及实现(物理流动)和平均值(平均流动)的不同特性。 引入了受限非线性的概念,并证明了层流只能在受限非线性条件下存在,而湍流是普遍非线性的结果。 研究了稳态湍流的特殊情况,并对集合平均和时间平均是否相等提出了疑问。 还提供了两个已解决的例子来说明定义所隐含的意义和方法:冯·卡门涡街和受强制白噪声扰动的层流。
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