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流体力学是什么(新手必看)

流体力学是研究流体(包含气体、液体及等离子体)现象以及相关力学行为的一门力学分支。

流体力学的系统研究经历了经典流体力学、近代流体力学及现代流体力学等多个阶段,形成了理论流体力学、实验流体力学和计算流体力学等重要的研究方向。同时,流体力学与不同领域交叉结合,产生了生物流体力学、磁流体力学、物理-化学流体力学等多个学科分支。

在工程方面,流体力学对航空航天工程、船舶工程、水利工程等大型工程的应用有重要的理论支撑作用。

虽然目前针对流体力学的研究已经比较成熟,且流体力学在大量的实际工程应用中取得了很多成果,但对一些复杂的非线性流体力学问题,使用流体力学知识仍然难以进行高效处理和求解。

近年来,随着计算技术的发展,对机器学习的深入研究为解决流体力学问题提供了新思路。利用机器学习技术可以提升计算性能,提高解决流体力学问题的效率。例如:
此外,利用机器学习技术可以帮助人们从其他角度获取物理解释,并提取流体的主要特征,获取关键流场模态;聚类和分类算法能够从数据角度对流体进行划分和解释,揭示流体行为的内在规律。

总之,机器学习被应用于降阶建模、流体重建和预测、湍流模型闭合、主动流体控制等方面的流体力学研究中,并取得了一定的进展。

然而,机器学习也遇到了一些挑战。例如,将神经网络用于解决流体力学问题时,如何引入物理知识以保证物理上的可解释性和可推广性,成为深度学习与流体力学融合的重要问题。此外,在数据集方面,能够用于机器学习的大规模流体力学数据集相对较少,这在一定程度上限制了模型的训练效果和泛化能力的提升。妥善解决这些问题,对于流体力学和机器学习的融合研究有重要作用。

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