窦华书的湍流理论，窦华书教授成功破解了百年湍流难题
百年湍流的难题是什么？
湍流难题是“湍流是如何发生的”，是困扰科学界一个多世纪的经典难题。
经过30多年辛勤的研究，年过六旬的窦华书教授成功解开了这个百年湍流之谜。
流体流动可分为层流和湍流，但自然界中存在的一般多为湍流。
湍流是一种随时间和空间变化的不规则的、有组织的流体运动，由翻滚的云、狂暴的飓风、湍急的河流、水龙头哗哗的流水、飞机起降产生的涡流等引起。
在飞机、汽车、轮船等运输工具的运行中，湍流会产生很大的阻力，可以消耗更多的能量。
湍流还可以加强燃料混合，提高燃烧效率。
湍流对大气循环、海洋气候和天气预报有重要影响。
了解湍流可以改善各种流动装置的性能，提高效率，节约能源，降低噪声，改善环境。
因此，对湍流的研究具有重大的理论意义和应用价值。
自从雷诺于1883年在曼彻斯特进行圆管流动实验，发现层流和湍流两种不同的流动状态以来，湍流现象已广泛研究了近140年，但湍流发生的物理机制至今仍不清楚。
美国著名物理学家、诺奖获得者费曼曾说过，湍流是经典物理学最后一个未解决的重要问题。
据传，量子力学创始人、德国著名物理学家、诺奖获得者海森堡临终前在病床上说了一句话。 “我见到上帝后，一定会问两个问题。 ——什么是相对论和湍流？
我相信他对第一个问题应该有答案”。
即使是上帝，第二个问题(湍流)也没有答案。
由此可见，湍流问题太难了，其解决的难度无法想象。
湍流的研究已经进行了140年，但至今对湍流还没有确切的定义，主要原因是不知道以前湍流产生的原因。
国内外很多教科书和湍流著作中给出的湍流定义不是定义，而是不同研究者对湍流现象的描述。
洞华书教授基于对湍流问题多年的探索和思考，通过对非牛顿流动中粘弹流动稳定性的研究，于2004年提出能量梯度理论，研究流动稳定性和湍流转捩。
研究表明，在转换流动过程中，流场沿流线法线方向的机械能梯度对流动起非稳定作用，沿流线方向的机械能梯度对流动起稳定作用，流动的稳定性取决于这两个量的比值，该比值是一个无量纲变量，能量梯度
湍流迁移是否发生取决于流场中能量梯度函数的大小和扰动的无量纲振幅。
瞬态扰动作用下，当流场给定位置总机械能梯度的矢量方向垂直于速度矢量时，当地能梯度函数值无限大，该点为Naver-Stokes方程的奇点。
2021年，洞华书利用能量梯度理论和navier-stokes方程证明了在该奇点位置，流动速度理论上突变为零，速度中断，压力出现峰值，实际上这是湍流发生的开始。
流场变化的这一理论预测与实验相符，这就是实验中发现的湍流“猝发”现象。
2022年，用泊松方程的分析方法，窦华书再次证明了机械能梯度和速度矢量相互垂直的点是流场的奇点。
严格的数学证明，湍流产生的必要和充分条件是流场出现纳维-斯托克斯方程的奇点。
至此，海森堡的第二个问题终于有了答案。
根据能量梯度理论和纳维尔-斯托克斯方程的理论分析，洞华书发现湍流是由流场速度间断奇点引起的非线性失稳引起的。
湍流的产生与否完全取决于流场中机械能梯度的大小和方向。
牛顿流动中雷诺数Re的变化和非牛顿流动中硼烷数De的变化作用于湍流转捩，只是影响了机械能梯度的变化。
理论分析结果与大量实验结果和纳维-斯托克斯方程的直接数值模拟( DNS )结果一致。
另外，上述研究结果表明，在迁移流和湍流流中存在纳维尔-斯托克斯方程的奇点，在这些奇点处流动变量不可微分，因此方程在这些奇点处无法求解。
由于方程不能在奇点求解，即使方程在定义域的其他点有解，方程在全局定义域中也不存在光滑解。
这些结果对着名的千禧大奖难题“navier-stokes方程的存在性和光滑性”给出了否定的回答。
虽然没有进行偏微分方程的数学理论证明，但是根据纳维尔斯托克斯方程本身，在流体力学上得出了正确的答案。
窦华书教授说，回答千禧大奖难题，只是他理论研究的副产物。
如今，洞华书教授解开了湍流发生的谜题。 我们可以根据湍流发生的物理机制，给出湍流的准确定义。 湍流是流体在机械能梯度支配下最稳定的动力学动态状态，湍流状态的保持是通过流场大量奇点不断产生非线性失稳而实现的。
在某些条件的影响下，如降低雷诺数，流场中navier-tokes方程奇点引起的非线性失稳逐渐消失，湍流将呈层流状态。
窦教授的理论是卓越的理论，是一个全新的湍流理论体系，是“0到1”的原始创新工作。
窦华书的理论推翻了以前教科书中的一些现有结论。
例如，洞华书教授的理论结果表明，雷诺数的增大不是湍流产生的根本原因，而是机械能梯度的变化。
湍流涡旋的产生始于流体内部，而不是边界上。
湍流涡旋是由流体内部的奇点(速度为零点)引起的。
湍流是通过奇点发生(速度断续)从平均流动中获得能量的。
窦华书教授说，他的理论提出至今已有20年，但过程十分艰难，理论取得重大突破是在近两年的事情[1-5]。
虽然越来越多的人对他的理论感兴趣，但仍然有很多人对这样的理论难以理解，袖手旁观。
虽然很多科学论文将湍流描述为比相对论和量子力学更难的问题，洞华书教授说他的理论非常简单，但是很多人想不到这样的路径。
爱因斯坦说过。 “一切必须尽可能简单，但不能太简单。
湍流问题可能不需要太复杂的公式就能解决。
过去一百多年，许多著名学者为解释湍流提出了一些理论，但这些理论并不都与实验数据一致，只有窦华书教授的理论解释了所有可获得的实验数据，理论和实验是一致的。
窦华书教授的研究成果于2022年在国际知名出版社德国的Springer上出版了专集[4]。 专集出版后，受到国内外读者的广泛关注，大量下载，下载量以出版社工程技术类记录。
事实上，15年前在新加坡国立大学工作时，窦华书教授提出的能量梯度理论受到国际同行的关注，并邀请了一些国家的大学进行学术报告。
目前，已有近10所国内外高校和研究机构利用他的能量梯度理论，应用于一些具体问题，取得了创新性研究成果，发表了学术论文。
过去俄罗斯教授在学术论文中提出的能量梯度函数，也就是当地的雷诺数称为“Dou Number”。
法国一位研究人员致函窦华书教授。 “你的理论是唯一能说明我数值模拟结果的理论。
湍流产生的物理机制已经发现，只要更多的研究者了解湍流产生的原理并继续朝这个方向推进，就能推动湍流科学研究在国内的发展，这一中国大陆本土的研究一直处于世界领先地位，形成了湍流研究的中国学派。
将湍流研究应用于航空航天、大气科学、能源与动力工程、机械工程等领域，将基础研究成果应用于工程，造福人类。
对于取得如此重大的科研成果，窦华书教授表示，对科学的执着、热爱、身心都投入了。
窦华书教授认为，科学研究的唯一目的是探索自然奥秘，丰富人类对自然的认识，为经济建设和人类文明的发展服务。
如果带着功利目的或其他目的去做科研工作，那就一定做不好，也不可能成功。
窦华书教授现在退休一年多了，在家里每天坚持看文献，在家里做学问。 他说，做学问是自己一生的爱好，是自己的爱。
为了帮助国内青年学者用汉语理解他的理论，半年来，他在中国科学网上撰写了10多篇通俗易懂的长篇博文，在知乎网上耐心解答了读者的难题，受到了读者的广泛欢迎。
窦华书、博士生导师、博士生导师，浙江引进海外高层次人才特聘教授。
生于1958年，文革后第一届大学生，本科、硕士分别于1982年和1984年毕业于东北大学，博士于1991年毕业于北京航空航天大学。
1991年至2011年在清华大学、悉尼大学、新加坡国立大学工作。
2011年被浙江理工大学引进全职工作。
在此期间，1994-1996年访问过日本东北大学和日本法政大学。
研究方向有流动稳定性和湍流、计算流体力学、燃烧和爆轰、热叶轮机械、非牛顿流动、超音速空气动力学等。
在国际会议上做邀请报告30余次，被国内外相关知名大学邀请听课60余次。
发表SCI收录论文80余篇，授权发明专利31项； 国际知名出版社Springer出版专著2部。
曾获国家机械部科技进步二等奖、国家航空总公司科技进步二等奖、国家自然科学奖三等奖、清华大学清华之友优秀青年教师二等奖等。
现为中国海洋工程学会常务理事、中国力学学会激波与激波管专业委员会委员、中国工程热物理学会流体机械专业委员会委员、美国航空航天学会AIAA Associate Fellow、国家科技部国际合作项目与平台评审专家，在多家知名高校和科研机构任兼职教授
参考文献
1. Dou，H.-S .singularityofnavier-stokesequationsleadingtoturbulence，Adv. Appl. Math. Mech .13(3)，2021
2. Dou，H.-S .noexistenceandsmoothnessofsolutionofthenavier-stokes equation，Entropy，2022，24，339。
3.Dou，H-S .mechanismofflowinstabilityandtransitiontoturbulence，internationaljournalofnon-linear mechanics，vol .
4. Dou，H.-S .originofturbulence-energygradienttheory，2022，Springer。
5 .浙江理工大学理工要闻、浙江理工大学机械与自动控制学院窦华书教授在纳维尔-斯托克斯方程问题上取得新进展，2021年4月9日。
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