Navier-Stokes方程缺陷与流体动力学新方程组

"Defects of Navier-Stokes Equations and a New Equation Set of Fluid Dynamics - 谢学纲 - 首发论文" 在流体力学领域，纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程是描述流体运动的基础，但谢学纲在其论文中指出，这些方程存在一些缺陷，尤其是在层流到湍流转换过程中的应用。Navier-Stokes方程在处理连续介质的宏观动力学时通常非常有效，但在描述某些特定的流动现象，尤其是过渡阶段和湍流时，可能无法与实验观察完全一致。 论文中提到，Navier-Stokes方程的一个关键问题在于，它们未能充分反映层流到湍流转变过程中的基本实验事实。这个过程涉及到复杂的非线性相互作用和流体内部结构的动态变化，Navier-Stokes方程在处理这些复杂情况时显得力有未逮。 为了解决这个问题，谢学纲提出了一套新的流体动力学方程集。这套新方程基于非平衡热力学的局部平衡假设，认为在通常条件下，流体中的每一个小质量元素都处于局部平衡状态。这意味着除了整体平移速度外，每个元素还具有整体旋转的角速度。引入角动量守恒的平衡方程是新方程集的一个重要特征。 新方程集在大尺度运动时可以还原为Navier-Stokes方程的形式，但在小尺度运动或当速度梯度增加到一定程度时，它会与Navier-Stokes方程有所偏离。这使得新方程集能够在描述湍流和过渡过程时提供更精确的数学模型，有望更好地解释和预测实验观测到的现象。 这样的创新对于理解和模拟实际流体系统，特别是在航空航天、机械工程、气候模型等领域，可能有着重大的理论和应用价值。通过改进基础方程，科学家和工程师可以更准确地预测和控制复杂流体行为，从而推动相关技术的发展。