ns方程的适用条件,计算数学学的什么?

ns方程是纳维-斯托克斯方程 。
纳维-斯托克斯方程是用于描述流体运动的方程,可以看作是流体运动的牛顿第二定律 。就NS方程的推导及其所反映的客观现象而言,NS方程是对流体微元在瞬时意义上变形运动的描述 。在流体力学本构方程中的压力是天外来客,在力学本质上,压力的空间梯度是微元体惯性力的表征 。

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ns方程的由来:
1821年,法国著名工程师克劳德-路易·纳维首先推广了欧拉关于流体力学的理论,纳威此时考虑了分子间的作用力,并在方程中加了一个粘性常数 。然而这仿佛还不够,1845年,爱尔兰数学家乔治·加布里埃尔·斯托克斯爵士从连续统的模型出发,给出了具有2个粘性常数的流体力学方程,这也就是现在鼎鼎大名的纳维斯托克斯方程,N-S方程 。
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计算数学学的什么?
计算数学就是解决数学中的实际的计算问题 。


比如说微分方程数值解,就是说很多微分方程的解存在,被证明存在且唯一的,但是找不到解析解,如果你想求这个解在某个点的函数值,可以用数学理论去逼近,这个过程需要大运算量不可能手算,要用计算机去实现,常见的方法比如有限差分,有限元 。逼近的误差(精确度),总的来讲算得越多逼近的越准,具体多准,需要用数学理论去推导证明 。


微分方程是描述物理过程的,线性方程比如波方程就是来描述波动,非线性方程比如ns 方程就是流体力学里的核心方程,所以微分方程数值解跟计算物理(其实就是计算数学)联系紧密 。事实上,这个领域就从由二战时期对炮弹导弹的设计问题中产生的 。为啥NYU 柯朗所的应用数学(其实就是计算数学)世界第一,就是当时汇聚了一帮顶尖数学家做军方研究,奠定了雄厚基础 。


数值线性代数就是比如说,我想求一个矩阵的特征值,3阶的矩阵我一下就算出来了,但是3000000000阶的矩阵的,用计算机也算不出来,因为运算量太大,要O(n^3), 所以我们放弃直接求,而是用较小的运算量去逼近真实特征值,求一个近似值或者逼近值,总的来讲算得越多逼近的越准,具体多准,需要用数学理论去推导证明 。


线性非线性规划这个属于运筹学了,不算计算数学的范畴 。


至于这个方向咋样,讲真我不愿得罪人所以我匿名 。计算数学的核心在于数学而不在于计算,如果跟数学系的做,基本更强调在数学层面上去设计算法、理论证明,所以基本还是推公式 。编程的话基本matlab手撸一个代码就好了 。跟计算机领域的编程完全没法比 。


【ns方程的适用条件,计算数学学的什么?】这个领域从上世纪50年代开始做,做到现在做了70年,坑基本都挖完了,继续做很难做了