榜单搜索

纳卫尔-斯托可方程

纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokesequations),以克劳德-路易-纳维(Claude-LouisNavier)和乔治-盖伯利尔-斯托克斯命名,是一组描述象液体和空气这样的流体物质的方程,简称N-S方程,是世界七大数学难题之一。因1821年由C.-L.-M.-H.纳维建立和1845年由G.G.斯托克斯改进而得名。
目录
纳卫尔-斯托可方程介绍

背景

(二十世纪世界七大数学难题之一)

世界七大数学难题这七个“千年大奖问题”是:NP完全问题、霍奇猜想、庞加莱猜想、黎曼假设、杨米尔斯理论、纳卫尔-斯托可方程、BSD猜想。美国麻州的克雷(Clay)数学研究所于2000年5月24日在巴黎法兰西学院宣布了一件被媒体炒得火热的大事:对七个“千年数学难题”的每一个悬赏一百万美元。其中有一个已被解决(庞加莱猜想,已由俄罗斯数学家格里戈里·佩雷尔曼破解)。

方程意义

方程建立了流体的粒子动量的改变率(加速度)和作用在液体内部的压力的变化和耗散粘滞力(类似于摩擦力)以及重力之间的关系。这些粘滞力产生于分子的相互作用,能告诉我们液体有多粘。这样,纳维-斯托克斯方程描述作用于液体任意给定区域的力的动态平衡,这在流体力学中有十分重要的意义。

它们是有用的一组方程之一,因为它们描述了大量对学术和经济有用的现象的物理过程。它们可以用于建模天气,洋流,管道中的水流,星系中恒星的运动,翼型周围的气流。它们也可以用于飞行器和车辆的设计,血液循环的研究,电站的设计,污染效应的分析,等等。

方程中的奥秘

起伏的波浪跟随着我们的正在湖中蜿蜒穿梭的小船,湍急的气流跟随着我们的现代喷气式飞机的飞行。数学家和物理学家深信,无论是微风还是湍流,都可以通过理解纳卫尔-斯托可方程的解,来对它们进行解释和预言。虽然这些方程是19世纪写下的,我们对它们的理解仍然极少。挑战在于对数学理论作出实质性的进展,使我们能解开隐藏在纳卫尔-斯托可方程方程中的奥秘。

方程描述

纳维-斯托克斯方程依赖微分方程来描述流体的运动。这些方程,和代数方程不同,不寻求建立所研究的变量(譬如速度和压力)的关系,而是建立这些量的变化率或通量之间的关系。用数学术语来讲,这些变化率对应于变量的导数。这样,简单情况的0粘滞度的理想流体的纳维-斯托克斯方程表明加速度(速度的导数,或者说变化率)是和内部压力的导数成正比的。这表示对于给定的物理问题的纳维-斯托克斯方程的解必须用微积分的帮助才能取得。实用上,只有简单的情况才能用这种方法解答,而它们的确切答案是已知的。这些情况通常设计稳定态(流场不随时间变化)的非湍流,其中流体的粘滞系数很大或者其速度很小(小的雷诺数)。

对于更复杂的情形,例如厄尔尼诺这样的全球性气象系统或机翼的升力,纳维?斯托克斯方程的解必须借助计算机。这本身是一个科学领域,称为计算流体力学。

虽然湍流是日常经验中就可以遇到的,但这类问题极难求解。一个$1,000,000的大奖由克雷数学学院于2000年5月设立,奖给对于能够帮助理解这一现象的数学理论作出实质性进展的任何人。

纳卫尔-斯托可方程相关榜单
世界七大数学难题 世界上最难的七大数学题
世界七大数学难题名单如下:NP完全问题、霍奇猜想、庞加莱猜想、黎曼假设、杨-米尔斯存在性和质量缺口、纳卫尔-斯托可方程、BSD猜想,下面请看榜单详细内容。
更多榜中榜推荐
世界七大数学难题 世界上最难的七大数学题
世界七大数学难题名单如下:NP完全问题、霍奇猜想、庞加莱猜想、黎曼假设、杨-米尔斯存在性和质量缺口、纳卫尔-斯托可方程、BSD猜想,下面请看榜单详细内容。
相关分类
  • 数学难题
  • 数学期刊
  • 数学网站
  • 数学软件
  • 数学老师
  • 数学家
  • 趣味成语
  • 故事
  • 生肖
  • 星座
  • 灾害灾难
  • 未解之谜
  • 刑法案件
  • 案件
  • 地震
  • 物品物件
  • 动漫百态
  • 游戏玩法
  • 动漫技能
  • 经验技巧
  • 石头
  • 热门文章
  • 世界七大数学难题
  • 中国十大悬案
  • 围棋十大名局
  • 十大最稳定的金属
  • 十大导电性最好的金属
  • 十大延展性最好的金属
  • 世界十大台风
  • 象棋十大残局
  • 中东十大恐怖组织
  • 中国十大旱灾
  • 十大最软的金属
  • 世界十大矿难
  • 世界十大考古未解之谜
  • 世界十大龙卷风
  • 十大导热性最好的金属
  • 热门词条
  • 1
    杨-米尔斯存在性和质量缺口
  • 2
    BSD猜想
  • 3
    黎曼假设
  • 4
    霍奇猜想
  • 5
    庞加莱猜想
  • 6
    纳卫尔-斯托可方程
  • 7
    NP完全问题