飛流直下三千尺照進(jìn)現(xiàn)實流體力學(xué)改變生活

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2025-03-17 12:00:03 新浪新聞

飛流直下三千尺照進(jìn)現(xiàn)實流體力學(xué)改變生活！《哪吒》電影中敖丙掀起的滔天巨浪不僅是一場視覺盛宴，更是流體力學(xué)與數(shù)字技術(shù)的完美融合。從電影特效到現(xiàn)實治水，從微觀醫(yī)學(xué)到未來科技，流體力學(xué)正在以驚人的方式改變我們的生活。

電影特效背后的“數(shù)字海洋”展現(xiàn)了流體力學(xué)的魅力?！赌倪浮穲F(tuán)隊用2.6億個數(shù)字粒子構(gòu)建了虛擬海洋，通過納維-斯托克斯方程模擬水流動態(tài)。這一方程是流體動力學(xué)的核心，能夠精確計算海水運(yùn)動中的質(zhì)量守恒、動量傳遞和能量耗散。影片中巨浪沖擊陳塘關(guān)時，需要計算每個粒子之間的粘性、重力與表面張力的相互作用，才最終呈現(xiàn)出了逼真的效果。混天綾如同現(xiàn)實中的絲綢在水中的飄逸舞動，也是流體動力學(xué)的仿真杰作。特效團(tuán)隊將布料視為連續(xù)介質(zhì)，通過粒子系統(tǒng)模擬其運(yùn)動軌跡，使每一幀的飄動都符合流體力學(xué)的基本規(guī)律。

現(xiàn)實中，流體力學(xué)算法也在“馴服自然”方面發(fā)揮了重要作用。上海市蘇州河深層調(diào)蓄工程實施過程中，運(yùn)用流體力學(xué)技術(shù)優(yōu)化了管道曲率設(shè)計，實現(xiàn)了每秒可分洪50立方米的效果，相當(dāng)于1分鐘就可注滿奧運(yùn)泳池。通過控制水流速度與方向，有效化解了洪水危機(jī)。除了宏觀水流，流體力學(xué)在微觀流動中也有應(yīng)用。新冠疫情期間，科學(xué)家運(yùn)用微觀流體力學(xué)的精確計算，得出口罩可將病毒飛沫噴射距離從2米縮短至0.3米的結(jié)論，為病毒防治提供了數(shù)據(jù)支撐。類似的微觀仿真技術(shù)還應(yīng)用于血液流動分析，研發(fā)出直徑僅300納米的微觀機(jī)器人，仿真得到了機(jī)器人在血液激流中的最優(yōu)路線，通過精準(zhǔn)送藥提高病人的治愈效果。

隨著AI技術(shù)的發(fā)展，流體力學(xué)將在人類未來治水中發(fā)揮更大作用。為避免類似鄭州720大暴雨的情況再次發(fā)生，科學(xué)家基于AI大模型打造了黃河數(shù)字孿生系統(tǒng)，通過數(shù)字孿生技術(shù)實時預(yù)演黃河汛期泄洪方案，提前預(yù)演并避免災(zāi)難場景。未來城市排水系統(tǒng)或?qū)⒁脒@種AI動態(tài)智能流體算法，實時優(yōu)化調(diào)整排水系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力與流向，在混亂中尋找秩序，讓整個城市排水系統(tǒng)更加流暢和溫順。

《哪吒》中的海嘯不僅是特效奇觀，更是流體力學(xué)與人類智慧的共振。當(dāng)用算法馴服水流、用AI預(yù)測災(zāi)難時，這何嘗不是在演繹現(xiàn)實版的“我命由我不由天”？從熒幕到現(xiàn)實，流體力學(xué)正以科技之力，讓狂暴的自然之力化為文明的守護(hù)者——這或許才是真正的“逆天改命”。

(責(zé)任編輯：盧其龍 CN070)

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