第441章 无论从哪里看都不像是很难的样子
肖宿看着屏幕上那条在噪声中若隐若现的低频调制信号,忽然想起他在NS方程里处理涡拉伸的一个特殊情形。
涡量场在低雷诺数下看起来是随机的,但是当雷诺数越过某个临界点之后,那些看似随机的涨落会突然被和乐群锁定,进而形成一种稳定的叶状结构。
这个低频调制信号会不会就是那个叶状结构在低速下的影子呢?
这么想着,肖宿站了起来,对申鹤庆说道:
“把所有的实验数据,包括那些你们觉得失败了的、没跑通的、半路崩掉的,全部打包给我。”
申鹤庆微微一怔,虽然不太懂肖宿为什么要看那些数据,但还是很快点头应道:
“没问题,所有原始数据都在存储阵列里,大概二十几个TB,我马上让人整理出来。”
旁边颜霆收到信号,立马派了几个研究员去整理材料。
几个人一出去,实验室顿时安静了下来。
申鹤庆看着肖宿,想了想,抿了抿唇,又开了口,语气里带了一丝很少在他身上出现的拘谨。
“肖教授,这事确实是麻烦您了。
我们都知道您现在手底下的课题有多重,还专门跑一趟来看我们这个铁路上的老问题,实在是……”
“不用,这个不难。”
肖宿这话说的轻松,在他看来,这次到国铁实验室来本来就是想确定那个自己最开始的想法而已,他们没必要觉得不好意思。
而且,这个问题无论从哪里看都不像是很难的样子,确实不费什么劲。
这话一出,全场瞬间变得落针可闻。
高清一挑了挑眉,眼珠子左瞟一眼,右瞟一眼,看到付凌宇和颜霆都瞪大了双眼,心里平衡了一点,总算不是他一个人受伤。
付凌宇心里也五味杂陈的,他喉结上下滚了一圈,到底没忍住,压低声音对旁边的高清一说了句:“咱们磕了快两年的东西,肖教授竟然觉得不难,扎心。”
高清一耸了耸肩,脸上露出一个无奈的笑来。
申鹤庆到底是见过风浪的人,他很快回过神来,轻轻笑了一下,那笑里没有尴尬,也不带任何被冒犯的意思,反而带着一种豁然开朗的坦荡:
“那就等肖教授的好消息了。”
当天晚上,签完手续之后,肖宿就带着二十几个TB的实验数据回到了京大的办公室。
其实那么多材料,肖宿真正需要的东西不多。
他根本没有去看申鹤庆团队提供的那些已经整理好的技术报告,也没有翻看工程师们提出的各种控制算法方案。
当然不看这些,不是因为他们做得不好,恰恰相反,申鹤庆的团队在工程层面上已经做到了极致。
他们在阻尼参数的扫参范围覆盖了三个量级,自适应控制器的阶数也推到了传统理论允许的上限,悬浮架的结构优化也几乎挖尽了现有材料的性能天花板。
但是所有这些努力都是在同一个底层假设下进行的,也就是系统的动力学可以用一个足够高阶的常微分方程组来近似描述,而振动模态之间的耦合可以通过高维矩阵的对角化来解耦。
可是,频谱图上那个分形特征其实已经很直白地告诉他们了,这个假设从根上就是错的。
那几根峰值的排列方式根本就不可能是线性叠加的产物,而是一个被几何约束锁死在低维流形上的非线性结构,所以他们之前的那些数据可参考性不大。
类似的结构他在NS方程中处理涡量场的拉伸和卷曲时就已经见过了。
粘性流体中的涡量看似在三维空间里做复杂的随机涨落,但实际上,涡量的拉伸项和粘性耗散项之间的相互作用,会把涡量场的演化轨迹约束在一个由和乐群严格定义的叶状结构上。
如果这个直觉是对的,那么磁浮列车在管道内的流固耦合振动本质上就是涡量场在特定几何约束下的和乐表现。
管道壁面是一个边界,悬浮架的表面是另一个边界,两者之间的流体在高速剪切下会形成一连串有序的涡结构。
这些涡不是独立存在的,它们之间的相互作用被一个隐藏的和乐群严格约束着。
当列车的速度超过某个临界值时,这个和乐群的结构就会发生突变,涡结构从稳态变成了非稳态,宏观上就表现为振动的大幅发散。
传统控制方法之所以失效,是因为它们试图用线性反馈去压制一个拓扑上根本不可能被压制的结构。
这就好像我们试图用一块砖头去按住一张正在发生褶皱的丝绸,按住了这里,那里自然就会翘起来。
肖宿在脑中把和乐叶状理论的框架里快速过了一遍,这套工具当初是为了处理NS方程全局正则性问题而建立起来的,后来在质量间隙的几何证明框架中又得到了进一步的推广,现在用到磁浮列车的振动问题上来,几乎不需要再多做什么转换。
只要把列车和管道壁构成的复杂流场空间看作一个纤维丛,流场的不稳定模态就是这个纤维丛上的一个和乐群轨道,而那个让申鹤庆团队头疼了快两年的临界速度,本质上就是和乐群从稳态轨道跳跃到非稳态轨道的一个分岔点而已。
弄清楚这点之后,后面的工作就很简单了。
如果振动模态本质上是被和乐群锁死在叶状结构上的一条轨道,那就不需要去压制振动了,而是应该去主动控制它。
肖宿托了托腮,看着屏幕上的数据漫不经心的思考着。
要想控制住这个震动,首先可以沿着和乐叶面施加一个几何上精确的反对称控制力,把已经跳到非稳态轨道上的系统重新扳回到稳定叶面上。
这个控制力不是基于误差反馈,而是基于和乐叶面的全局几何结构来设计的。
就像骑自行车的时候,身体往左倾,车子就会本能地往左拐,不是因为你在控制它,而是因为力学结构本身就保证了这个反应。
他要做的,就是给磁浮列车装上一套几何本能而已。
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