何为湍流现象?

发布网友发布时间：2022-04-25 12:44

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湍流现象
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。在湍流中的流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都随时间与空间发生随机的变化。从物理结构上说，可以把湍流看成是由各种不同尺度的涡旋叠合而成的流动，这些漩涡的大小及旋转轴的方向分布是随机的。大尺度的涡旋主要是有流动的边界条件所决定，其尺寸可以与流场的大小相比拟，是引起低频脉动的原因；小尺度的涡旋主要是有粘性力所决定，其尺寸可能只有流场尺度的千分之一量级，是引起高频脉动的原因。大尺度的涡旋破裂后形成小尺度涡旋。较小尺度的涡旋破裂后形成更小尺度的涡旋。因而在充分发展的湍流区域内，流涕涡旋的尺度可在相当宽的范围内连续地变化。大尺度的涡旋不断地从主流获得能量，通过涡旋间的相互作用，能量组建向小的涡旋传递。最后由于流体粘性的作用，小尺度的涡旋不断消失，机械能就转化（或称为耗散）为流体的热能。同时，由于边界作用、扰动及速度梯度的作用，新的涡旋又不断产生，这就构成了湍流运动。
流体内部多尺度涡旋的随机运动构成了湍流的一个重要特点：物理量的脉动。
要注意的是，湍流运动尽管是流体微团的运动，但远未达到分子水平。无论湍流运动多么复杂，非稳态的N—S方程对于湍流的瞬时运动仍然是适用的。
Van.Kavman和I.G
Taylor对湍流的定义为：
湍流是流体和气体中出现的一种无规则流动现象，当流体流过固体边界或相固流体相互流过时会产生湍流。
Hinze对湍流的定义为：
湍流是时间和空间上的一种不规则的随机变化，可利用不同的统计平均值来统计。
Bradshan对湍流的定义为：
湍流是宽范围尺度的涡旋组成的。
用一句话总结湍流：
在一定雷诺数下，流体表现在时间和空间上的随机脉动运动，流体中含有大量不同尺度的涡旋(eddy)。