本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
几个世纪以来，这种现象一直难以描述。今天的超级计算机尚不足以胜任对其进行详细模拟的任务。伟大的物理学家理查德·费曼据报道称其为“经典物理学中最重要的未解问题”。
究竟是什么重大的难题会引起如此多的麻烦？答案出乎意料地平凡：湍流流体流动。当固体物体穿过空气或水时，界面会变成一个混沌区域，充满了几乎无数的波动和涡流，因为周围的介质会流过并环绕固体物体。
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据7月9日出版的Science杂志上的一项研究表明，正是这些混沌流动及其产生的阻力占飞机飞行期间消耗的喷气燃料的一半，甚至在大型船舶和潜艇上的燃料使用中占更高的比例。但是，以真实的细节对如此复杂的行为进行建模，对于今天的技术来说是一项过于艰巨的任务。
研究报告的作者解释说，飞机机身或船舷附近的湍流效应难以预测。“最重要的过程发生在非常靠近固体边界的区域——在这个区域，准确的测量和模拟最具挑战性，”澳大利亚墨尔本大学机械工程系的伊万·马鲁西奇、罗曼·马蒂斯和尼克·哈钦斯报告说。
这个澳大利亚研究小组已经开发出一种新模型，可以从远离表面测得的大规模效应中预测这种精细的“近壁”湍流的一些特性。作者发现，流体流动的外部层面对近壁湍流具有双重影响：外部湍流“超结构”既向壁面区域传递能量，又调节那里的波动尺度。研究发现，这个包含这些效应的新模型与在风洞中一个27米平坦表面上的简化实验环境的结果非常吻合。
在Science杂志的随刊评论中，亚利桑那州立大学的罗纳德·阿德里安指出，还需要进一步的工作来验证该模型是否适用于所有界面，而不仅仅是简化的风洞表面，以及它是否可以预测湍流的完整复杂性。如果像澳大利亚团队开发的这种模型能够使费曼的伟大问题更接近解决一步，工程师们或许能够通过设计体验更少阻力的表面来更好地考虑其影响。“预测这种行为的能力，”研究报告的作者写道，“通常意味着控制的机会。”
图片：© iStockphoto/sculpies