Navier-Stokes方程是基于流体动量守恒推导出的支配流体受力运动的非线性偏微分数学-物理模型。目前科学界普遍认为NS方程是描述流体运动,特别是近代发现的湍流运动的正确方程。因此,长期以来针对NS方程数学-物理性质和工程应用进行了大量研究。随着研究和应用深入,特别是现代科学技术与工程迅猛发展和交叉融合,使工程科学界愈发认识到此方程对世界科技,尤其是以航空航天为代表的高端工程领域科技发展进步的重要和迫切性。进入本世纪,NS方程被美国克雷数学研究所列为数学界七个千禧年大奖难题之一,英国数学科普作家伊恩·斯图尔特将电磁学麦克斯韦尔方程,量子力学薛定谔方程和流体力学NS方程并列为改变世界的三大偏微分方程,凸显科学和工程界对此研究取得突破的难度和期盼。
近期,徐弘一团队对NS方程起源和物理假设,特别是粘性应力项所涉及的流体本构关系进行了一系列深度探讨。基于对流体旋涡运动的严格定义和流体运动基本分解深刻认知,提出了基于对称剪切变形的新型牛顿流体本构关系,进而改写传统NS方程,并提出全新流体动力学方程,该成果将对流体科学发展及其在如图所示自然科学(数学、物理、天体、大气、海洋和环境等),航空及动力等高端制造工程领域应用产生重要影响。成果在SpringerNature旗下杂志,Journal of Hydrodynamics《水动力学研究与进展》英文版,于2023年10月以封面文章刊登。