随着回忆了这一年多时间以来面临的各种问题,吴宏昌便苦笑了一声,开始详细说起了这之间发生的事情。
“一开始,我们觉空气和水同属流体,只要好好研究一下,转化起来应该也没多难。”
“而起初的推进也确实挺顺利的,无非就是修改流体密度参数、调整雷诺数这些基础的介质替换工作,大家没花几天就搞定了。”
“可是,当我们将模拟推向高速运转时,就在一个极其关键的节点上,彻底被卡死了。”
“水下的流体环境和空气截然不同,尤其是当潜艇的螺旋桨在水下高速旋转时,桨叶背面的局部水压会骤降……”
吴宏昌刚说到这里,还没来及往下细讲,林叶的手指便在茶桌上轻轻敲了敲。
“水下高速运转时的局部压力骤降……”林叶抬起头,眼神平静,“吴老,你们是被水下的空化效应给难住了吧?”
听到这个词,吴宏昌端着茶杯的手猛地一顿,眼中闪过一丝惊讶。
“好小子,不愧我逢人就吹你是证明了N方程的人!”吴宏昌忍不住感慨道,“我这连具体的病症都还没描述,你倒好,一眼就把病根给看穿了。流体力学这点东西,在你面前简直是透明的啊,连水下空化这种偏门的工程难题都知道。”
“您过誉了,我只是偶尔在书上看过几眼相关的资料,随便猜的。”林叶谦虚了一句。
“偶尔看几眼就能瞬间跟我们的算法死机联系起来,这份直觉就已经难能可贵了。”吴宏昌叹了口气,继续说道:“确实就是空化效应,核潜艇的七叶大侧斜螺旋桨在水下高速旋转时,叶片背面的压力一旦低于海水的饱和蒸汽压,海水就会瞬间汽化,产生大量的空化气泡,而当这些气泡游离到高压区瞬间溃灭时,会产生微秒级的剧烈冲击波和极高的噪音。”
吴宏昌顿了顿,语气有些无奈:“我们所里的超算,前面跑好好的,可一跑到气泡溃灭的那个瞬间,直接就死机了,数据瞬间溢出,研究根本进行不下去。”
听完这番话,坐在一旁的陈景明放下茶杯,微微皱了皱眉。
“这个问题确实不简单。”陈景明作为流体力学泰斗,自然清楚其中的分量,“老吴,这跟我们在空气动力学里遇到的麻烦有点类似,但又更棘手。研究飞行器时,我们最怕的是突破音障那一下的激波压缩;但在水下,水本来是不可压缩的,空化效应却让它在局部产生了极端的密度突变,这就好比在原本平滑的河道里突然引爆了一颗炸弹,介质的连续性被彻底破坏了。”
林叶一边听着陈景明的分析,一边在脑海中快速推演着,随即给出了从数学层面更加本质的剖析。
“陈爷爷说的没错,从纯粹的数学角度来看,这不仅是简单的流体力学连续性断裂。”林叶看着两人,条理清晰地说道,“超算之所以死机,是因为在气泡溃灭的那个微秒级瞬间,发生的是热力学相变——也就是从液态到气态,再瞬间转回液态的过程,同时,这还伴随着极端的拓扑畸变。”
“流体的介质状态在这一刻发生了断裂,在偏微分方程上的表现,就是局部数值瞬间走向了无穷大,超算是算不出无穷大的,所以它只能死机。”
听完林叶这番如同解剖般精准的数学分析,吴宏昌更是觉一阵头皮发麻。
这种直接从数学本质出发的解释,听起来比原本从工程上对问题的描述还要麻烦多。