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“学长,你们为什么非要执着于在每个网格点上都做特征值分解?对于几百万个网格的流场来说,这计算量哪怕不考虑刚性,本身也是天文数字吧?没有想过其他的方法吗?”
林叶来到了张涛的工位旁,拉过一把椅子坐下,便指着关于本征低维流形的那一页,开门见山地问出了自己的想法。
张涛正盯着屏幕上一堆文献发愁,见到是林叶,便揉了揉眉心,苦笑着叹了口气。
“你以为我们想啊?谁都知道算特征值慢,但是没办法。”
张涛放下鼠标,转过身来,耐心地解释了起来,“我的林学弟啊,你要明白,这是一个强耦合系统。化学反应的非线性极强,那些快变量和慢变量并不是固定的组分。”
“比如在激波后,氧原子可能是快变量;但在壁面附近,它可能就变成了慢变量。它们是随着流场参数动态变化的。”
“如果我们不实时计算雅可比矩阵的特征值和特征矢量,就无法准确地定义出局部相空间里的那个流形方向。一旦定义错了,把快变量当成了慢变量处理,或者反过来,整个降维模型就会失效,算出来的结果就是违背物理定律的。”
张涛顿了顿,双手抱住脑袋,靠在了椅背上,接着说道:“我们之前也尝试过其他方法,比如计算奇异摄动法,但那个算法的迭代过程比算特征值还繁琐。相比之下,本征低维流形虽然笨重,虽然算得慢,但至少在理论上它是最严谨、最有希望保证精度的。就象是走迷宫,这条路虽然远,但我们至少也确定它能通向出口,其他的路————可能全是死胡同。”
林叶听完,沉默了。
确实,站在工程实现的角度,为了求稳而选择笨办法是无可厚非的。
如果数学上无法解耦,那就只能用算力去堆。
但是————真的没有别的路了吗?
林叶并没有就这样被说服。
他的直觉告诉他,这种“把流体力学问题完全转化成线性代数问题”的思路,从根子上就有些不对劲。
当然,他只是一个高中生,即使是发表过论文的高中生,也终究是人微言轻,这样的想法他自然没有表示出来。
工位旁陷入了短暂的寂静。
而张涛也以为林叶已经理解了其中的难处,最后勉励了一句:“好了,别想太多,问题难是肯定的,要是啥问题都能够随便解决,咱们地球人怕不是都几级文明了。”
他拍了拍林叶,随后就转过头,准备继续看文献的时候,却突然听到林叶的声音再次响起,带着一丝不确定的试探:“学长,如果————我们不从代数角度去区分快慢,而是从空间角度去区分呢?”
张涛一愣:“空间角度?你是说分区计算?”
“对,但不完全是普通的分区。”
在刚才那段时间的沉默中,林叶的脑海中却以前所未有的效率运转着。
林叶终于捕捉到了一丝灵光。
他的眼神逐渐亮起,顺手拿起张涛桌上的笔,在一张空白纸上画了一条激波曲线和飞行器壁面。
对于如今的他来说,这些东西俨然都属于基本功了。
“我想到了普朗特的边界层理论。”
“普朗特当年的伟大之处,在于他发现粘性只在靠近壁面的薄层里起作用,而在外部流场可以忽略,这其实就是一种空间上的奇异摄动思想。”
“现在的化学反应刚性问题,本质上不也是一样的吗?”
林叶飞快地在纸上写下了几个关于梯度的公式。
“化学反应速率极快,这意味着剧烈的非平衡反应,只发生在激波后和壁面附近的反应层里。而在大部分流场局域,比如远离激波的地方,或者反应已经达到平衡的尾流区,刚性其实并不存在,或者说化学反应项已经退化成了代数平衡关系。”
“我们为什么不构造一个基于流场梯度的渐近判据?”
林叶指着纸上的公式解释道:“利用对偏微分方程各项量级的分析,我们可以推导出一个不需要计算矩阵特征值,仅仅依赖于速度、温度、组分梯度的判据。用这个判据,动态地将流场划分为刚性区和平衡区。”
“这样,我们就不需要全局降维了,对于刚性问题,我们可以进行单独处理了!”
听完林叶的描述,张涛的眼睛猛地瞪大,嘴巴微张,愣了好半晌。
这个思路————先不说能不能行,他们课题在之前未曾深入考虑过这种思路。
因为他们一直陷在“如何解决刚性矩阵”的思维定势里,想着怎么在代数层面处理那个病态的雅可比矩阵,却忘了回到物理层面去看看流场的结构。
也就是说————这是一个典型的跳出思维定势的的思考!
而这,居然是林叶想出来的?
吃惊了片刻,但或许也是因为林叶之前不是他们这个项目的人,所以才能够跳出
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