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第224章 实验室的涟漪(1/4)

加州理工学院 古根海姆航空实验室 一间小会议室,会议室不大,长方形,墙壁是简单的灰泥粉刷,挂着几块写满复杂公式的黑板,以及一些飞机模型和气流示意图。

一张长长的橡木会议桌几乎占满了大部分空间,周围摆放着十几把样式不一的椅子。

阳光从南面高大的窗户斜射进来,在深色的木质地板上投下方形的、明亮的光斑,光柱中,无数微尘静静飞舞。

房间里已经坐了八九个人,大多是男性,年龄从二十多到四十多岁不等,穿着从衬衫毛衣到略显随意的夹克衫,共同点是脸上都带着研究者特有的专注和一丝不拘小节的气质。

空气里弥漫着咖啡、烟草、粉笔灰,以及一种无形的、属于前沿探索领域的紧张与兴奋混合的气息。

郭永华坐在靠近门口、不那么起眼的位置,这是钱瀚辰事先为他选好的。

他今天穿了一件干净的浅色衬衫,外套搭在椅背上,坐姿端正但不僵硬,面前摊开一个崭新的笔记本,手里握着一支铅笔。

他尽量让自己看起来像一个认真、谦逊的访问学生。

钱瀚辰坐在他对面稍靠前的位置,身体微微前倾,神情是全神贯注的紧绷,偶尔会回头给郭永华一个鼓励的眼神,或者用口型无声地介绍正在发言的人是谁。

会议的主持者和毫无疑问的灵魂人物,西奥多·冯·卡门教授,坐在长桌的一端。

他穿着一身剪裁合体的深色西装,打着领带,姿态随意地靠在椅背上,手里把玩着一支未点燃的雪茄,时而倾听,时而用带着浓重匈牙利口音、语速很快的英语插话、提问,或者发出短促的、带着思考意味的“嗯哼”声。

研讨会的主题,正如钱瀚辰所说,是关于“高速飞行器动力前景”,但讨论很快就聚焦到了一个具体的技术难点上——跨声速和低声速飞行时,机翼表面激波与边界层相互作用的复杂物理过程及其对气动特性的灾难性影响。

一位名叫弗兰克·马利纳的年轻研究员正在黑板上讲解一组风洞实验数据。

数据显示,当模型机翼在风洞中的流速接近声速(马赫数0.

8-0.

9)时,翼型上表面的局部流速会超过声速,产生激波。

这道激波不仅带来巨大的波阻(“音障”的直观体现),更重要的是,它会与机翼表面已经存在的、低速高粘性的边界层发生强烈的相互作用。

“看这里,”

马利纳用粉笔重重地点着数据曲线上一处陡峭的下跌,

“激波后的压力骤增,导致边界层内流体动能不足,无法克服逆压梯度,发生严重的分离。

分离区急剧扩大,不仅完全破坏了翼型的设计升力,导致升力骤降、阻力激增,更可怕的是,它会引起强烈的、非定常的载荷波动,导致机翼抖振,甚至可能诱发灾难性的颤振。

这就是为什么,我们现有的飞机,一旦速度接近声速,就会变得难以控制,仿佛撞上了一堵看不见的、致命的墙。”

他展示了几张高速摄影拍下的激波和分离流纹影照片,那扭曲、混乱的流动图案,直观地显示了问题的复杂性。

会议室里一片寂静,只有冯·卡门教授手指轻轻敲击桌面的声音。

“问题很清楚,”

冯·卡门教授终于开口,声音平稳,但每个字都带着分量,

“激波诱导的边界层分离,是通往超音速飞行的‘拦路虎’。

不解决它,我们讨论火箭、讨论喷气推进,都像是为一座没有地基的城堡设计华丽的穹顶。

弗兰克的数据很好,说明了现象的严重性。

但我们需要的不只是现象描述,我们需要理解机理,需要预测,需要找到控制或至少缓解它的方法。”

他看向在座的其他人:“理论方面?

有什么进展吗?

用我们现有的方程,能描述这种包含激波、边界层、分离、甚至可能是湍流转换的极端复杂的流动吗?”

一位年纪稍长、戴着厚厚眼镜的理论研究者清了清嗓子,有些艰难地开口:“教授,从纳维-斯托克斯方程出发,理论上可以描述。

但方程的非线性、以及激波间断带来的数值奇异性,使得解析求解几乎不可能。

即使是进行最大限度的简化,比如采用边界层方程耦合激波关系,在分离点附近,方程也会失效,因为那里的压力梯度不再满足边界层近似的前提。

这……这是一个尚未被很好解决的数学难题。”

“简化?”

冯·卡门教授挑了挑眉,语气里听不出是赞同还是质疑,

“在工程上,我们总是需要简化。

但简化的艺术,在于保留最重要的物理,抛弃次要的细节。

对于这个问题,什么是‘最重要的物理’?”

他环视众人,目光似乎在每个人脸上停留了一瞬。
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