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關於計算力學和生物力學的一些問題

(2011-11-29 23:46:33) 下一個
a) 關於宏觀與微觀力學計算:

1)力場經驗公式不一定準;
2)計算尺度變化太大,需要包括的細節太多,計算量+內存遠遠超越現有計算機;
3)微小誤差會通過非線性方程在足夠長時間後任意放大,造成結果完全作廢。

所以隻有上帝在時間之外,才能看到時間以內的未來。

b) 關於生物力學:

昆蟲鳥類飛行是低雷諾數飛行 。但是,要按經典不可壓空氣動力學來研究,會發現升力不足。關鍵在於:1)翅膀甩動和翻轉;2)翅膀的柔性;3)以上的運動和柔性帶來的複雜氣動結構相互作用。把這三方麵搞清楚,升力機能才能得到準確的理解。

魚類遊泳除了以上問題,還屬於高雷諾數流動,湍流的計算還很難,造成阻力推力計算不準。潛艇輪船也有類似問題。

上帝創造生物的時候,已經優化了



但俺的機器魚,如果用軟塑料尾巴,或鋼板尾巴,它就遊的很慢。但一旦選中合適的材料和剛度,它就遊的飛快。

昆蟲機器大灰機也這樣,太軟太硬的翅膀都不行。形狀的選擇更是多不可數。

二戰英雄Super Marine Spitfire 還有美國的P47就是用橢圓翅膀,為什麽? 就是依據蘭卡沙特和普朗特升力線理論Lanchester-Prandtl wing theory,它的阻力最小。當然這隻是用已經線性化簡單化的公式才能推出的優化公式。如果用原始的NS非線性方程,考慮湍流,材料與結構的非線性方程,做全方位優化,還需要上帝給我們比現在多幾個數量級的靈感。
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