第146章 超难的修炼问题，全向声学全息成像与微振动可视化模型（2/2）
研究正式开始。
前七天，林叶几乎没有动笔计算，而是根据系统提供的那成堆的学习资料，沉浸在基础理论的学习当中。
正所谓磨刀不误砍柴工嘛！
他重新推导了莱特希尔方程，这是气动声学的基石。
大概长这样：
看著这个方程，林叶眉头紧锁。
“莱特希尔把流体运动看作是静止介质中的声源分布，这在正问题上很有效，但在反问题上，它掩盖了涡旋的动力学本质。”
“如果不把涡旋从背景流场中剥离出来，反演计算就全都是噪声。”
他开始转向.s.howe的涡声类比理论。
“声音源於涡量w和速度u的叉乘。也就是说，只有当涡旋发生拉伸、扭曲或与其他物体表面相互作用时，才会发出声音。”
时间很快过去。
第一个周里，他没有急著去解题，而是不断地在脑海中构建物理图像。
他明白，只有深刻理解了正向的物理机制，才有可能找到逆向的线索。
而从第二周开始，他便尝试构建数学框架。
他引入了伴隨算子，试图推导关於涡量场的伴隨状態方程。
然而，正如他预料的那样，灾难发生了。
当他试图逆向积分时，湍流的混沌特性就开始搞事了。
“操蛋！这个梯度场是发散的！”
林叶看著草稿纸上推导出的伴隨变量演化方程，嘴角抽搐。
由於纳维—斯托克斯方程在雷诺数很高时对初始条件极端敏感，逆向积分会导致微小的误差呈指数级放大。而他计算出的形状敏感度梯度，充满了高频且隨机的数值噪声，如果直接用这个梯度去指导螺旋桨形状优化，得到的恐怕不是光滑的曲面，而是心电图那种全都是刺的曲线了。
这就是不適定性的威力。
林叶不由產生了些许的焦虑，好在是修炼空间的效果又能让他很快地將这种焦虑的心情给忘记。
他尝试了提克霍诺夫正则化，试图平滑梯度，但效果却很差，要么就是平滑过头了，关键的涡旋结构特徵被抹平了；要么就是平滑不够，梯度依然是乱码。
陷入僵局的林叶，开始疯狂地翻阅那些关於微局部分析和最优控制的书籍。
直到第22天，他在一本关於压缩感知的数学专著中，看到了关於稀疏表示的概念。
一道闪电瞬间击穿了他的思维迷雾。
“我为什么非要反演整个流场整个湍流场里，真正產生强噪音的，其实只有那极少数发生剧烈拓扑改变的涡旋！”
“大部分背景涡旋，虽然看起来热闹，但在声学上是可以视为哑巴的！”
“如果我假设声源在某种变换基下是稀疏的————”
林叶的眼晴越来越亮，他想起了他在数学修炼空间里学到的李代数和几何分析，而物理几何直觉也在此时发挥了关键的作用。
他不再把流场看作一堆乱糟糟的数据，而是试图寻找其中的相干结构。
他引入了波前集的概念，结合流体力学，提出了一种全新的分解算子d。
【w（，t）=w—a+w—s】
“其中，只有w—a是声源，它对应著涡旋的剧烈重连和破碎。而ww—s只是背景流动。”
“我要做的，不是反演整个w，而是构造一个滤波器，把ws全部滤掉，只反演那个稀疏的wa！”
这个思路一打开，原本发散、浑浊的伴隨梯度场，瞬间变得清晰起来。
终於，在第28天的时候，林叶成功推导出了一个新的滤波伴隨算子，这个算子像是一个精確的筛子，只对那些產生噪音的涡旋结构敏感，而自动忽略了湍流背景的混沌干扰。
最后的十几天，就是属於数学严谨性的时间。
虽然这个修炼空间是计算物理修炼空间，但显然在理论方面的偏向要更加深入一些，说成是数学物理修炼空间似乎也不为过。
当然，不管是计算物理，还是数学物理，又或者是单纯的数学和物理，几者之间的关係本身也都十分相近嘛！
总之，这最后的时间里，林叶需要证明这个涡声分解下的反问题是適定的。
他利用能量估计和紧致性参数，证明了一个关键的不等式：
【|lδw—a||≤c|lδp—远场||】
这意味著，只要远场的声音数据足够精確，他就能唯一且稳定地重构出那些核心声源涡旋的位置和强度。
这不仅仅是一个算法的雏形，更是一个关於流体发声机制的深刻数学定理。
终於，时间来到了第40天。
林叶在草稿纸上写下了最后一个公式，终於，结束了。
他丟下了笔，长长地吐出了一口浊气。
这40天，他感觉自己像是把大脑拆开又重组了一遍。
看了一眼旁边的倒计时，隨著最后一步的完成，上面的剩余时间也定格在了1：29：18，也就是说，只剩下不到一个半小时，修炼空间就要结束了。
“还真是极限啊————”
林叶感嘆了一声，他感觉这叼毛修炼空间，越来越清楚他的极限在哪里了，出的题目总是能够稳稳地卡住最后时刻。
“恭喜宿主完成了本次修炼！”
“奖励：物理能力提升2%，计算机能力提升2%，【全向声学全息成像与微振动可视化模型（包含核心算法原始码及技术说明书）】，同时，你对任何涉及流体力学的课题的研究效率得到一定提高！”
听到系统的奖励，林叶的眼前一亮。
四十天的时间，终於到了收穫的时候。
不过，除了固定的能力提升之外，另外两个额外奖励倒是让他一愣。
第一个奖励是什么意思
全向声学全息成像与微振动可视化模型
以前是奖励他什么能力，这次是奖励了他更加实际的技术成果
甚至还包括了原始码和技术说明书————
呃，那就等之后再看吧。
至於最后一个额外奖励倒是好理解，他现在解决的这个问题属於气动声学，算是流体力学和声学的交叉范围，於是系统直接奖励他以后研究任何涉及到流体力学领域的课题，效率都能够得到提升。
那还说啥呢！
不愧是系统，就是牛逼！
他在心中吶喊一声，完全忘记了自己最开始看到那么变態难的问题时还想骂系统一顿的想法来著。
而后，系统的声音也再次响起，宣告著本次修炼的结束。
“本次修炼完成，期待宿主的下一次修炼！”
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