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关于计算力学和生物力学的一些问题

(2011-11-29 23:46:33) 下一个
a) 关于宏观与微观力学计算:

1)力场经验公式不一定准;
2)计算尺度变化太大,需要包括的细节太多,计算量+内存远远超越现有计算机;
3)微小误差会通过非线性方程在足够长时间后任意放大,造成结果完全作废。

所以只有上帝在时间之外,才能看到时间以内的未来。

b) 关于生物力学:

昆虫鸟类飞行是低雷诺数飞行 。但是,要按经典不可压空气动力学来研究,会发现升力不足。关键在于:1)翅膀甩动和翻转;2)翅膀的柔性;3)以上的运动和柔性带来的复杂气动结构相互作用。把这三方面搞清楚,升力机能才能得到准确的理解。

鱼类游泳除了以上问题,还属于高雷诺数流动,湍流的计算还很难,造成阻力推力计算不准。潜艇轮船也有类似问题。

上帝创造生物的时候,已经优化了



但俺的机器鱼,如果用软塑料尾巴,或钢板尾巴,它就游的很慢。但一旦选中合适的材料和刚度,它就游的飞快。

昆虫机器大灰机也这样,太软太硬的翅膀都不行。形状的选择更是多不可数。

二战英雄Super Marine Spitfire 还有美国的P47就是用椭圆翅膀,为什么? 就是依据兰卡沙特和普朗特升力线理论Lanchester-Prandtl wing theory,它的阻力最小。当然这只是用已经线性化简单化的公式才能推出的优化公式。如果用原始的NS非线性方程,考虑湍流,材料与结构的非线性方程,做全方位优化,还需要上帝给我们比现在多几个数量级的灵感。
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