Re: [閒聊] 人類已經能解釋怎麼飛起來了嗎？

[steven56138 (史蒂芬盒)]

本人碩士論文做流體力學相關
所以應該能發表一點點淺見

現在純理論要解釋物體在流體中的受力情形有幾個方法
包括用渦流和流線等等理論來解釋
但就我所知
簡單的純理論只能做二維的計算
如機翼和圓柱的橫切面等

至於三維的受力分析
純理論可能有 但也應該相當複雜
這牽扯到我們日常生活中所遇到的流況大部分都是紊流(turbulence flow)
也就是流體會以非常混沌不可預測的方式來運動
這讓只透過簡單的理論來預測受力不太可能

比較務實的方法是直接跑流體力學模擬
就是去離散流力經典公式Navier-Stokes equations
把空間中的流體切成許許多多的小網格
再加上一定的速度和壓力等的邊界條件
還有流體的物質特性(黏性等)
就能計算得每個網格的流體資訊(速度、壓力、密度等等)
如此一來就能獲得空間中的所有流況資訊
要物體受力就計算物體表面的壓力再去換算成力
要流體流動情形就計算三維的流線
但缺點是由於是對空間和時間進行離散會有一定的誤差
所以最後多少還是會跟實驗資料進行比較

總結來說
現在要看飛機能不能飛
大都是直接跑模擬或實驗看受力分析
再想辦法用半經驗半理論
去解釋為啥會有這現象

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推 jason90814: 想不懂就：it just work
補充個小知識：
空氣如果沒有黏性，飛機是飛不起來的
推 deer8dog9: It just works
推 magamanzero: 現在實驗器材很發達了
但一般如果手頭緊想省錢
還是會先跑個模擬確認一下再做實驗
或是乾脆不做實驗了只跑模擬
→ ryanmulee: 推這篇
推 ryanmulee: 推
推 NosenceJohn: 好複雜喔
我也覺得流力很複雜
推 lightdogs: 大部分材料科學其實都差不多這樣 模擬數據能跟實驗吻
→ lightdogs: 合固然很好 但大多都是不太吻合只能找個接近的做分析
→ lightdogs: 解釋  人類目前了解還是相當有限
是的 不吻合就想辦法調個參數搞到吻合
學界其實水很深
推 zoo2020: 這個最大問題就回到。在無邊界的空間中。如何假設邊界條
→ zoo2020: 件？高空空氣假定為ideal gas可行嗎？
拿機翼來說
會只取機翼周圍重要的區域
並且讓邊界的影響盡量不明顯
有點像是隔空圈出包含機翼的一團空氣
至於高空中的空氣由於相當稀薄
會把空氣當成可壓縮流體求解
在一般平地或空氣速度低於音速的三分之一者時才會以不可壓縮流體求解
→ leo125160909: 不管啦，只要沒有公式解通解就是人類無法理解現在沒
→ leo125160909: 有答案
推 lightdogs: 說實在做研究來說 有公式通解就是減少模擬的時間降 不
→ lightdogs: 然跑模擬很花時間又要考慮很多狀況 不同邊界條件 不同
→ lightdogs: 材料參數 出來的結果都不同
沒錯 有解析解當然很好
但在我上面說的公式中
有一項是非線性項
只能解出數值解...
推 weltschmerz: 我只能說 歡迎來到現實世界
推 orze04: 數值解和解析解
推 orze04: 就連基礎力學的三體運動都只能求近似了
只要誤差能接受
就是完美XD
※ 編輯: steven56138 (36.227.247.51 臺灣), 12/18/2023 15:20:16
推 s891234: 流力前幾課就會教Navier-Stokes equations，然後跟你說
→ s891234: 現實絕大多數狀況都求不出來，只有數值解XD
→ s891234: 不過老實說大多科學家可能會覺得這樣就足夠解釋，然後去
→ s891234: 研究下個議題。
推 TTC805155: 機械系幫推，熱流組的學科到進階課程（選修）之後根本
→ TTC805155: 都是查表修正項，反正做工程嘛，it just works 就好
→ adagiox: 非線性物理是不是很讚
推 adagiox: 物理定律都有惹 但非線性物理還是跟你說窩不知道耶 畢竟
→ adagiox: 我不可解析rrr 尼只能用一些極端條件才能解析 或是尼可
→ adagiox: 能用一些數學工具來求得特徵值 尼還4數值模擬看看
推 adagiox: 8管怎麼說流力最基礎的架構都已經完成了，剩下其實是計
→ adagiox: 算的工作看看有魅有新玩意兒。
→ adagiox: 8像我們金融物理還亂七八糟一大堆一個定論的模型都沒有
→ adagiox:  慘rrrrQQ
推 ryanmulee: 反正做工程解決問題就好，找答案不是第一要務