自 1845 年纳维 - 斯托克斯方程建立,人类拥有了描述粘性流体的通用法则。
雷诺实验划分层流与湍流;柯尔莫哥洛夫建立湍流统计理论;一代代学者试图从方程中解开漩涡的秘密。
但现实的困境始终存在:NS 方程存在性与光滑性至今仍是千禧年难题。
工程常用的 RANS 依赖经验模型,难以复现丰富涡结构;DNS 直接求解代价高到难以落地;传统有限体积、有限元方法,在大规模复杂湍流仿真中处处受限。
百年来绝大多数 CFD,都选择一条路径:离散宏观守恒方程。
直到格子玻尔兹曼方法开辟全新范式。
它跳出宏观 NS 框架,扎根玻尔兹曼动理学,以分布函数描述流体粒子群体行为。在规则格子上,粒子不断迁移、碰撞,宏观流动是介观行为涌现出的结果。
得天独厚的并行特性,让超大尺度湍流仿真成为可能。
此刻画面中不断纠缠、撕裂、再生的涡旋,正是 LBM 演算之下,湍流最真实的模样。
湍流是经典物理最后的堡垒。我们尚未彻底读懂混沌,但格子玻尔兹曼方法,为我们提供了一条全新的求索之路。