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第431章 湍流悖论,另有玄机

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  王雷放下手,身体僵在那里。

  李响靠过来,也看到了屏幕上的内容。

  他的呼吸停了一下。

  两人沉默以对,只有SGI集群风扇低沉的运转声。

  “第一性原理……”李响轻声念出这几个字,声音里有些茫然。

  王雷转头看他,脸上表情有些挣扎:

  “这意味着……我们要把之前学过,用过的所有工程经验,统统先放一边?”

  李响没说话,他拿起鼠标,把文件从头到尾又翻了一遍。

  那些曾经熟练于心的公式,此刻看起来竟有些陌生。

  纳维斯托克斯方程,描述的是流体的运动。

  傅里叶热传导定律,解释热量如何在材料中传递。

  阿伦尼乌斯公式,是关于化学反应速率和温度关系的。

  薛定谔方程,更是微观力学的基础,涉及到原子和电子的行为。

  这些东西,对他们搞工程模拟的,当然都学过。

  可平时用的时候,都是用成熟的、已经被简化过的模型。

  谁会真的从最源头去推导一个燃烧室的工作原理?

  那根本不是工程领域的活儿。

  “韩总这是……”王雷想说疯了,又把话咽了回去。

  他想起韩栋平时做事的风格,每次提出看似不可能的任务,最后都能找到出路。

  但这一次,感觉完全不一样。

  李响的手指敲击着桌面,发出规律的声响。

  他大脑飞速运转。

  韩栋的指令,通常都有着深层含义。

  他们习惯了用现成的工程数学模型去解决问题,那是基于大量实验数据和经验总结出来的。

  可如果现在没有这些经验呢?

  或者说,现有的经验根本不足以应对浮动壁燃烧室的复杂工况?

  “韩总是要我们,自己去创造模型。”李响突然说,声音里带着一种理解后的颤抖。

  王雷愣了一下,抬头看李响。“创造模型?”

  “对。”李响的表情逐渐变得凝重,眼神里不再有茫然。

  “韩总要我们脱离现有工程学的范畴,回归到最基础的物理和化学定律。

  从原子层面的相互作用开始,一步步构建出宏观的燃烧过程。

  用这些第一性原理,去重新定义燃烧室里的每一个现象,而不是被动地接受。”

  这个想法让王雷打了个寒颤。

  这意味着,他们过去引以为傲的SGI集群,不再是简单地跑一遍优化后的算法。

  它将成为一个巨大的实验室,用来验证这些最基础的物理概念在极端环境下的行为。

  “可是……这工作量……”王雷结结巴巴。

  他知道,哪怕只是模拟一个简单的流体场,从第一性原理开始计算,那也是天文数字般的算力需求。

  更何况是燃烧这种复杂的化学物理过程。

  李响站起来,走到主屏幕前。

  屏幕上,之前韩栋画的浮动壁燃烧室示意图还在。

  他抬手,在示意图的内部火焰筒区域画了一个圈。

  “燃烧室内部的湍流场,是非稳态的。

  燃料雾化,空气混合,然后点火,剧烈燃烧,形成各种激波、涡流。”

  “传统的模拟,会用一些简化方程。那些都是在一定假设前提下,对湍流进行统计平均或大涡模拟的。”

  王雷接话,这是他们最熟悉的东西。

  “没错。”李响点头。

  “但那些模型,在面对像浮动壁燃烧室这种,温度、压力、组分变化都极其剧烈的环境时,它的预测精度就会受到限制。

  尤其我们还要做主动形变控制,这就要求我们对局部流场,甚至微观的分子运动,有极高的掌控力。”

  “韩总要我们做的,不是简单地优化一个已有的燃烧室,而是要彻底重构燃烧。”李响继续说。

  “他要我们精确知道,在某个毫秒,某个微米的空间里,有多少燃料分子在和氧气分子碰撞,碰撞后的能量是如何传递的,产生的自由基又是如何影响火焰传播的。”

  王雷听着李响的话,只觉得头皮发麻。

  这已经不是工程问题,这简直是物理学和化学的前沿课题。

  而且,要将这些基础理论应用到具体的工程模拟中,其中的鸿沟,比眼前这间巨大的总控室还要宽,还要长。

  “我们……我们能做到吗?”王雷有些不确定的问道。

  李响没直接回答。

  他转过身,走向SGI集群的控制台。

  他坐下来,双手在键盘上摆好,却没有立刻敲击。

  “既然韩总把这个文件发给了我们,那就说明,他认为我们有能力去尝试。”

  李响慢慢恢复了往日的冷静和一点点的兴奋。

  那是遇到巨大挑战时才会有的,属于技术狂人的那种兴奋。

  “第一性原理,不是让你直接从薛定谔方程开始模拟一个燃烧室。”

  李响看着屏幕上的空白建模界面,开始思考。

  “那是不可能完成的计算量。

  第一性原理,它是一种思维方式。

  是从最基础的物理规律出发,去重新审视我们现有的工程模型,去发现它们的局限性,然后去创造更接近本质的模型。”

  王雷慢慢也坐回自己的位置,他深呼吸。

  李响的话,让他心里原本的茫然开始消退,取而代之的是一种更深入的思考。

  “所以,我们的第一步,不是立刻去模拟整个燃烧室。”

  王雷感觉自己的大脑在重新启动。

  “而是要从最基本的,燃烧室内的小尺度物理现象开始。比如,一个燃料液滴在高温气流中的雾化和蒸发过程。

  或者,一个火焰锋面在湍流中的传播机制。”

  李响赞同地点头:

  “对。我们需要构建一个,能够精确到分子尺度,来描述这些微观过程的模型。

  然后,再尝试将这些微观模型,逐步耦合起来,形成中尺度,最后再连接到宏观。”

  “这会涉及到,分子动力学模拟?”王雷问。

  “很有可能。”李响说。

  “还有密度泛函理论,以及更复杂的反应流数值模拟。

  韩总给的这些方程,就是我们的工具箱。

  我们要用这些工具,去打造一个前所未有的显微镜,来看清燃烧的本质。”

  王雷看向SGI集群巨大的服务器阵列。

  那些密密麻麻的指示灯,此刻在他眼中,仿佛拥有了新的生命。

  “计算量会是史无前例的。”王雷再次提出这个核心问题。

  李响的手指动了。

  他在建模界面上敲下第一个变量名。

  “我们现在的SGI集群,算力已经非常强大。

  韩总也说了,必要时,SGI可以获得五倍算力支持。”李响的声音变得坚定。

  “而且,我们要尝试的,不是暴力计算。

  而是要研究如何将微观力学和流体力学有效耦合,如何用并行计算来加速每一个微观过程的模拟。”

  王雷听着李响的计划,心里那股不确定彻底散去。

  他知道,这又是一场硬仗。

  一场比之前所有挑战都要艰难的硬仗。

  但同时,他也感觉到,一股前所未有的激情在胸膛燃烧。

  “那就……从最简单的瓦片式结构冷却气道开始?”王雷说。

  “一个微米级气道内部的空气流动和热量带走过程?”

  李响点头。

  “这是固体力学、热力学和流体力学最直接的耦合。

  我们要精确到,每一个空气分子,是如何带走壁板表面的热量的。

  它的能量传递效率是多少,受什么因素影响。

  这会是构建主动形变燃烧室的基础。”

  两人开始对着屏幕上韩栋发来的方程和示意图,低声讨论起来。

  原本巨大的、抽象的重构燃烧任务,在他们的讨论下,一点点被拆解成一个个具体的、可执行的科研项目。

  李响打开SGI集群的资源调度界面,看到CPU和GPU的负载情况。

  他知道,接下来的几个月,这套超级计算机将以前所未有的方式,投入到最基础的科学探索中。

  王雷拿起笔,在面前的草稿纸上画了一个小小的瓦片状结构,然后用线条勾勒出内部复杂的冷却气道。

  他知道,这第一步,将决定他们能否真正理解韩栋所说的主动形变燃烧室的精髓。

  夜晚过去,滨江市郊的启航工业园,SGI集群总控室的灯光彻夜不灭。

  ……

  三个星期后。

  启航工业园,SGI集群总控室。

  空气格外紧张。

  王雷和李响,以及他们团队里最核心的十几名技术员,一动不动地站在巨大的主屏幕前。

  屏幕上,一幅动态的流场图正在缓慢演变。

  那是一个边长仅有一毫米的立方体空间。

  模拟的是浮动壁燃烧室内,火焰锋面附近一个微不足道的角落。

  为了这幅图,SGI集群的算力被压榨到了极限,连续不间断地轰鸣了整整三个星期。

  海量的数据被处理、计算、收敛,最终汇聚成了眼前这幅画面。

  红色的区域代表高温,蓝色的区域代表低温。

  无数细小的涡流在其中生灭、纠缠、撕裂,构成了一幅无比复杂的湍流画面。

  然而,所有人都说不出话来。

  因为这画面,是错的。

  “不可能……”

  一个年轻的技术员下意识地喃喃自语。

  王雷的喉结滚动了一下。

  他抬手,指着屏幕上能量频谱分析的曲线图。

  那条曲线,本应呈现一个平滑的、符合经典理论的斜率,代表着大涡流的能量如何一级级破碎,传递给小涡流,最终耗散。

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