2015年8月,背板組裝桁架的飛行結(jié)構(gòu)帶著望遠(yuǎn)鏡和科學(xué)儀器從加利福尼亞抵達(dá)哥達(dá)德,把6.5米口徑的主鏡拼湊起來的艱苦組裝工作在2015感恩節(jié)假期前開始。

　　據(jù)國外媒體報道,少數(shù)看過詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)最新曝光的核心黃金主鏡面的幸運人強烈表示,它很迷人。5月3日,韋伯望遠(yuǎn)鏡項目副主管John Durning稱,望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)在成凹形,看得到它的壯觀,幾天前從所有18個主鏡段取出蓋子,結(jié)構(gòu)暫時朝上。整個鏡系統(tǒng)、集成和校準(zhǔn)都被檢查過。對韋伯太空望遠(yuǎn)鏡來說,這是一個豐收年,其工程師和技術(shù)人員已經(jīng)進(jìn)入大天文臺的光學(xué)和科學(xué)儀器部分最后的組裝和集成階段。并且它們正以快速的步伐前進(jìn)。

　　韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是25歲的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)接班人,它將成為人類有史以來建造的最大和最強大的太空望遠(yuǎn)鏡。去年8月,背板組裝桁架的飛行結(jié)構(gòu)帶著望遠(yuǎn)鏡和科學(xué)儀器從加利福尼亞抵達(dá)哥達(dá)德。把6.5米口徑的主鏡拼湊起來的艱苦組裝工作在2015感恩節(jié)假期前開始。接著,技術(shù)人員有條不紊地一個接一個的填充背板組件,從而在2月份安裝naca系列翼型了最后一個主鏡段,接下來是巨大的三次鏡頂安裝吊桿上的單次鏡和后光學(xué)系統(tǒng)(AOS)中的第三鏡和轉(zhuǎn)向鏡。一切都是按照精心編排的時間表進(jìn)行。

　　Durning表示鏡子安裝得超好。在安裝所有18個主鏡段的過程里,naca系列翼型他們一直堅持按時間表。組件的飛行結(jié)構(gòu)和背板作為86億美元韋伯望遠(yuǎn)鏡的骨干。下一步是安裝最先進(jìn)的研究儀器天文臺的四方,一個被稱為綜合科學(xué)儀器模塊(ISIM)的軟件包。Durning表示望遠(yuǎn)鏡是完全集成的,并且他們現(xiàn)在正在做最后的準(zhǔn)備來接受儀器包,這將于本周晚些時候開始。集成光學(xué)反射鏡系統(tǒng)和ISIM形成韋伯的光學(xué)系統(tǒng)。

　　所以他們現(xiàn)在正在創(chuàng)建新的稱作OTIS的集成實體,它是光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡組件(OTE)和ISIM的組合。在OTIS完全集成后,在將巨大結(jié)構(gòu)運送至美國宇航局約翰遜空間中心前,工程師和技術(shù)員將用今年剩下的時間將其暴露于環(huán)境試驗、增加熱毛毯、測試光學(xué)系統(tǒng)。在2017年底,當(dāng)OTIS的配置和遮陽結(jié)構(gòu)第一次放在一起,將作為一個完整的天文臺。

　　韋伯的光學(xué)系統(tǒng)是由四種不同的鏡子組成的。這個巨大的天文臺將大大超過哈勃太空望遠(yuǎn)鏡(HST)的聚光能力。當(dāng)鏡子結(jié)構(gòu)完整naca系列翼型了,下一步就是安裝ISIM科學(xué)模塊。為實現(xiàn)這一目標(biāo),這周技術(shù)人員把韋伯鏡結(jié)構(gòu)移入潔凈室門式結(jié)構(gòu)內(nèi)。于2018年,將從法屬圭亞那航天中心發(fā)射。韋伯的設(shè)計是為了看宇宙第一光并能看到第一個恒星和第一個星系形成的時候。它也將研究宇宙的歷史和我們太陽系的形成以及其他太陽系和系外行星。(羅輯/編譯)

　　湍流是世紀(jì)性難題naca系列翼型，湍流模型是解決工程湍流問題的一個主要途徑。工程湍流問題中往往存在湍動和非湍動（即層流）區(qū)域共存的特點，而傳統(tǒng)湍流模型假定計算網(wǎng)格內(nèi)流體總是處于充分湍流狀態(tài)，忽視了流動中的層流部分，導(dǎo)致模擬的準(zhǔn)確性不足。能量最小多尺度（Energy Minimization Multi-Scale, EMMS）模型是針對氣固流態(tài)化系統(tǒng)發(fā)展的基于結(jié)構(gòu)分解和穩(wěn)定性條件封閉的多尺度方法，它較早關(guān)注了介于系統(tǒng)整體與其組成單元間的介尺度結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)行為的影響，并由此逐步發(fā)展形成了介尺度科學(xué)研究思路。該思路從對復(fù)雜系統(tǒng)的尺度和控制機制的分解入手，將不同控制機制分別被表達(dá)為一種極值趨勢，并通過分析它們之間在競爭中的協(xié)調(diào)獲得系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件，從而在數(shù)學(xué)上可表達(dá)為這些控制機制極值的多目標(biāo)變分問題。由此可以把不同尺度上的動力學(xué)方程關(guān)聯(lián)起來，形成封閉的模型。

　　在十幾年不懈探索的基礎(chǔ)上，中國科學(xué)院過程工程研究所介尺度科學(xué)研究部在這一思路的湍流應(yīng)用中獲得突破。研究發(fā)現(xiàn)湍流中慣性和粘性機制競爭中協(xié)調(diào)產(chǎn)生介尺度渦團，并形成湍流穩(wěn)定性條件，利用該穩(wěn)定性條件封閉湍流，建立了基于EMMS原理的介尺度湍流模型（圖1）。基于EMMS原理的介尺度湍流模型大大改進(jìn)了雷諾平均方法模擬湍流的精度，譬如，高雷諾數(shù)方腔流模擬中，EMMS湍流模型成功地捕捉到了標(biāo)準(zhǔn)模型不能預(yù)測出的三級角渦，EMMS湍流模型的計算結(jié)果與DNS數(shù)據(jù)更吻合（圖2）naca系列翼型；EMMS湍流模型預(yù)測得到的NACA0012翼型升力和表面壓力系數(shù)比Spalart-Allmaras模型預(yù)測的更準(zhǔn)確。

　　湍流模擬中，面對計算網(wǎng)格內(nèi)的非均勻性要么采取平均化處理要么是通過大渦或直接模擬努力了解所有的渦結(jié)構(gòu)而忽視了湍流介尺度上存在的最為重要的主導(dǎo)機制即粘性和慣性之間競爭中的協(xié)調(diào)產(chǎn)生介尺度渦團因而難以準(zhǔn)確、大規(guī)模地描述湍流復(fù)雜系統(tǒng)?；贓MMS模型原理發(fā)展的介尺度科學(xué)思想，為湍流問題的研究提供了一種新審視角度，解決了非均勻湍流系統(tǒng)定量模擬的問題，并提升了工程湍流模擬的預(yù)測性能和解決實際問題的能力。相關(guān)結(jié)果于5月5日在Chemical Engineering Journal（Wang L, Qiu X, Zhang L, Li J. Turbulence originating from the compromise-in-competition between viscosity and inertia. Chemical Engineering Journal, 2016, 300:83-97.）上在線發(fā)表，該工作得到基金委、科技部和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。

　　圖1基于EMMS原理的介尺度湍流模型

　　標(biāo)準(zhǔn)