过去大家都知道,积木堆得太高,容易倒。但大家都不知引发倒塌的节点究竟在哪,于是只能抱着赌一把的心态堆积木,心里求的是老天开恩,让我再叠高一点。
韦东奕和章志飞通过各种演算,最终得出了一套数学公式,摸清了可能引发积木倒塌的红线,公式精确到风从哪个角度吹、吹到几级、积木会从哪一根开始松动,并在哪一毫秒彻底垮掉。
所以,他们的研究成果和月薪三千的我有什么关系呢?
关系大了去了。。。
湍流是现代工业中最大的安全隐患之一。举个例子:我们坐飞机,突然遇到高空急流,飞机像坐过山车一样剧烈颠簸,这就是因为气流变成了湍流。
大气湍流没有雷达回波、毫无预兆,极难预防,破坏力却极为惊人:飞机可能瞬间剧烈下坠几百米,没系安全带的人分分钟骨折,甚至造成严重的人身伤害。长期的剧烈颤抖还会加速机身金属疲劳,极端情况下甚至会引发坠机事故。
过去,对于这种突然狂暴化的气流,只能依靠飞行员的自身经验来避免,但现在韦东奕和章志飞给出了数学框架,只要写进飞机的气象预测系统和自动驾驶代码里,那飞机就等于是开了神级天眼。即便气象雷达无法察觉,算法也能提前捕捉到前方空气变乱的微观前兆,指导机翼在零点几毫秒内做出微调,直接把颠簸消灭在萌芽状态。不仅能保护舱内乘务员和乘客,更能大大减少飞机的结构损耗,将空难的概率压到最低。
除了保障天上的人们的安全,韦东奕和章志飞提供的公式还能保护地面上的人们的安全。
大气湍流之外还存在着水流湍流,比如洪水就是湍流的一种。洪水爆发时的恐怖,不用科普了吧?
但洪水与大气湍流不一样,大气湍流是正常孩子因为种种原因在某个时间点突然黑化,掌握了人性的规律就比较好预防。而洪水则是个一开始就拿着菜刀乱砍的疯娃子,没人能搞清丫的脑回路,所以即使是韦神也没法预防。
但防不住疯娃子砍人,我们可以升级大家的护甲啊。
以前科学家用电脑模拟洪水怎么冲刷桥墩、堤坝和车辆时,由于底层数学模型不够完美,模拟出来的受力数据经常有误差。而韦神团队给流体力学补上了最核心的数学框架。用上新公式后,防汛仿真软件解析度立马翻倍的,能更精准地指导未来的桥梁、防洪堤坝该怎么修,才能抵抗住狂暴山洪的致命一击。
除了人,工业管道是湍流最大的受害者。 管道里的水、油、气走得太快,就会从听话的“整齐队伍”突变成疯狂乱窜的“暴走旋涡”(湍流)。这些紊乱涡流就像砂纸一样天天冲刷管壁,导致非腐蚀性的壁厚减薄,直到突发性泄漏或爆管;它们还会诱发高频震动,硬生生把法兰和螺栓震松导致渗漏。
然后就是化工厂爆炸、泄露了,一场事故下来,一整座城市都可能受害,人员、财产损失无法估量。
现在韦神团队用数学公式精准算出了流体失去暴走的阈值,并算清了那无数个搞破坏的“小旋涡”(奥森涡)是怎么诞生、怎么传递能量的。
如此一来,工程师们就能在设计输油、输气管道时精准卡Bug,设计出能抚平小旋涡的特殊管壁微观结构,或者添加特定减阻剂。只要把水流死死压在安全边界内,就能彻底消除高频震动、保住螺栓,防止剧毒或易燃易爆介质泄漏,将各种致命的工业事故消弥于无形。
除了保障人们的生命财产安全外,韦、章的成果对于我们的钱包而言也有着非凡的意义:飞机、高铁和汽车将迎来大省油时代。
交通工具在空气中行驶,阻力有很大一部分来自于表面产生的湍流。湍流会像无数只小手一样往后拽车和飞机,极其费油。
通过精准计算“转捩点”,工程师可以设计出能最大程度维持“层流(整齐队伍)”的表面材质。如果能让飞机表面的空气多保持一段距离的层流状态,飞机的燃油消耗可以直接暴跌 10%~20%。这省下的可全都是万亿级别的真金白银和碳排放。
当然,还有我们的机票钱。
中国有几万公里的石油、天然气管道。液体在管道里高速流动时,一旦变成湍流,和管壁的摩擦阻力就会飙升,需要后面无数个抽水泵拼命耗电推它。
利用这项研究,我们可以精确优化管道内壁的微观结构或添加极少量的减阻剂,让油水在管道里永远保持“层流”的乖乖水状态。全国因为输油输气省下来的电量,可能抵得上几个大型发电站的年发电量。
当前的世界,正处于能源战争的白热化阶段。未来谁掌握着能源的制胜权,谁就掌握着世界的制胜权。
当下,最火的就是AI大PK了吧?拿拼孩子来比喻:娃儿要吃饭,才能长个子长脑子,营养越好,个头越发达,脑子越好使,才越能把别人家孩子比下去;AI要发展、要升级,就要吃电,电量供应越充足,AI产业发展越快,我们才能把别国的AI给卷飞。
但地球上的能源,终究是有限的,节约能耗才是关键。韦神和章教授的研究,可以说是大大加大了东大在能源争夺战中的赢面。


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