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纸上密密麻麻的算式,象是一支正在行军的蚂蚁大军,试图攻破那个顽固的数学堡垒。
“现在的关键在于,李群算法虽然理论完美,但计算代价太大。”
林叶手中的笔尖在纸上停顿了许久,脑海中陷入深思。
他之前在数学修炼空间搞定的,是利用BCH公式将流动和反应的耦合误差展开。但在数学上,这个展开式是一个无穷级数:“如果不截断,算不完;如果截断,误差又控制不住。”
这就是死结。
在通用的数学理论中,为了保证精度,必须计算大量的高阶李括号项,而每一项的计算,都涉及巨大的雅可比矩阵乘法,这会让计算机算到冒烟。
“一定有什么办法————一定有什么我忽略的物理条件,能让我合法地扔掉这些高阶项————”
林叶的眉头紧锁,大脑高速运转。
他在数学的公式里面中找不到出口,于是下意识地开始回想这个课题的物理背景——高超声速。
“为什么非得是高超声速?低速不行吗?激波的存在到底意味着什么?”
林叶闭上了眼睛,在脑海中对这个问题进行更加深入的思考。
【物理几何直觉】的效果也在不停地生效当中,只不过,虽然这个功能很厉害,但终究并不代表是无敌的,并不能直接帮助他就把这个问题给解决掉。
不然的话他也不用在这里纠结这个问题了,直接去研究NS方程的正则性问题得了。
就这样,他思考了许久,总感觉自己距离那个答案十分接近,又十分遥远。
直到某一刻,他感觉自己似乎捕捉到了什么时————
系统的声音又猛然在他的脑海中响起。
“【随机物理灵感】触发!”
嗡—
林叶的意识瞬间被拉入了一个奇异的视角。
这一次,他看到的不再是枯燥的代数符号,而是一幅动态的、极具张力的物理图象。
他仿佛间,竟然直接看到了那个飞行器头部前方的强激波!
在常规的流体力学视角里,激波是一个间断面。
但在【随机物理灵感】赋予的相空间视角下,林叶惊讶地发现,那道强激波,就象是一堵无形的、巨大的墙,或者说是一个具有极强吸引力的低维流形吸引子。
当气体分子穿过激波时,无论它们原本的化学反应轨迹多么发散,多么混乱,都会瞬间被这股巨大的压缩力量,强行固定在一个极薄的相空间切面上!
“这是————”林叶的瞳孔骤然收缩。
大概是物理几何视角在此时又发挥了作用,也许还有一定数学通感带来的作用,让他一瞬间就明白了这是什么!
“这就是强激波拓扑约束!”
“在数学上,这意味着流动算子F和反应算子S虽然不对易,但是”
眼前那神奇的画面在此时缓缓消失,仿佛使命完成了一样。
这也代表着随机物理灵感已经消耗掉了。
但此刻的林叶已经没有心思去关注这些东西了,激动无比的他,在纸上飞快地画出了两个矢量场。
“但是,在高马赫数下,这两个算子产生的高阶李括号项,其方向竟然几乎全部垂直于那个激波流形!”
“而在那个垂直方向上,物理量的变化是被激波这一物理机制极度压制的!
”
一道闪电划破了迷雾。
“我根本不需要去算那些无穷无尽的高阶项!”
“因为激波已经帮我把它们处理掉了!”
“只要是在高超声速强激波的环境下,BCH公式中的高阶误差项会以马赫数的平方反比的速度迅速衰减趋于零!”
“所以我只需要保留前两项——不,甚至只需要保留第一阶李括号修正,精度就足够了!”
林叶的目光逐渐亮了起来。
他完全没有想到,好久之前才获得的,几乎已经被他遗忘的随机物理灵感,会在这种时候发挥如此巨大的作用。
几乎等于直接把通向最终答案的阳光大道放在了自己的面前!
于是乎,伴随着一行行优美的推导过程流淌在纸面上,时间也在悄然流逝。
直到两天过去。
“终于,完成了!”
看着面前把整张书桌都给占满的草稿纸,林叶长舒一口气。
在这两天的时间里,他成功推导出了一个经过大幅简化的、专门针对高超声速流动的截断误差公式。
回头看着自己搞出来的这一成果,林叶一时间甚至笑出了声。
“这大概也许————应该可以称之为一种偏科的算法吧————”
因为它在低速下完全失效
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