谁能解释一下湍流现象

谁能解释一下湍流现象
谁能解释一下湍流现象

谁能解释一下湍流现象
流体流动时,如果流体质点的轨迹是有规则的光滑曲线,这种流动叫层流.没有这种性质的流动叫湍流.1959年J.欣策曾对湍流下过这样的定义：湍流是流体的不规则运动,流场中各种量随时间和空间坐标发生紊乱的变化,然而从统计意义上说,可以得到它们的准确的平均值.
在直径为d 的直管中,若流体的平均流速为v,由流体运动粘度v组成的雷诺数 有一个临界值（大约为2300～2800）Recr,若ReRecr,层流就不可能存在了,一旦有小扰动,扰动会增长而转变成湍流.O.雷诺在1883年用玻璃管做试验,区别出发生层流或湍流的条件.把试验的流体染色,可以看到染上颜色的质点在层流时都走直线.当雷诺数超过临界值Recr时,可以看到质点有随机性的混合,在对时间和空间来说都有脉动时,就是湍流.不用统计、概率论的方法引进某种量的平均值就难于描述这一流动.除直管中湍流外还有多种多样各具特点的湍流,虽经大量实验和理论研究,但至今对湍流尚未建立起一套统一而完整的理论.
大多数学者认为应该从纳维－斯托克斯方程出发研究湍流.湍流对很多重大科技问题极为重要,因此,近几十年所采取的做法是针对具体一类现象建立适合它特点的具体的力学模型.例如,只适用于附体流的湍流模型；只适用于简单脱体然后又附体的流动；只适用于翼剖面尾迹的或者只适用于激波和边界层相互作用的湍流模型等等.湍流这个困难而又基本的问题,近年来日益受到了物理学界的重视.
研究湍流的起因和特性的理论,包括两类基本问题：①湍流的起因,即平滑的层流如何过渡到湍流；②充分发展的湍流的特性.
层流过渡为湍流的主要原因是不稳定性.在多数情况下,剪切流中的扰动会逐渐增长,使流动失去稳定性而形成湍流斑,扰动继续增强,最后导致湍流.这一类湍流称为剪切湍流.两平板间的流体受下板面加热或由上板面冷却达到一定程度,也会形成流态失稳,猝发许多小尺度的对流；上下板间的温差继续加大,就会形成充分发展的湍流.这一类湍流称热湍流或对流湍流.边界层、射流以及管道中的湍流属于前一类；夏天地球大气受下垫面加热后产生的流动属于后一类.
为了弄清湍流过渡的机制,科学家们开展了关于流动稳定性理论、分岔(bifurcation)理论和混沌(chaos)理论的研究,还进行了大量实验研究.
对于从下加热流层而向湍流过渡的问题,原来倾向于下述观点：随着流层温差的逐渐增加,在发生第一不稳定后,出现分岔流态；继而发生第二不稳定,流态进一步分岔；然后第三、第四以及许多更高程度的不稳定接连发生；这种复杂的流动称为湍流.实验结果支持这一论点.但是,这一运动过程在理论上得不出带有连续谱的无序运动,而与实验中观察到的连续谱相违.最近,对不稳定系统的理论分析提出了另一种观点：在发生第一、第二不稳定之后,第三不稳定就直接导致一个可解释为湍流的无序运动.这一观点也得到实验的支持.

剪切流中湍流的发生情况更为复杂.实验发现,平滑剪切流向湍流过渡常会伴有突然发生的、作奇特波状运动的湍流斑或称过渡斑.可以设想,许多逐渐形成的过渡斑,由于一再出现的新的突然扰动而互相作用和衰减,使混乱得以维持.把过渡斑作为一种孤立的非线性波动现象来研究,有可能对湍流过渡现象取得较深刻的理解.因此,存在着不止一条通向湍流的途径.

过去认为,一个机械系统发生无序行为往往是外部干扰或外部噪声影响的结果.然而,最近观察到:在某个系统里进行确定的基本操作会导致混乱的重复发生.这类系统可认为含有一个能吸引系统维持混乱的奇怪吸引子.这种混乱现象称为短暂混沌.预期对这种短暂混沌的可普遍化特性的研究将会得到说明完全发展的无序现象（湍流）的新线索.

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...

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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)。

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湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，或称为片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。
这种变化可以用雷诺数来量化。雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减，流体...

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湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，或称为片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。
这种变化可以用雷诺数来量化。雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于黏滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的湍流流场。
流态转变时的雷诺数值称为临界雷诺数。一般管道雷诺数Re＜2300为层流状态，Re＞4000为湍流状态，Re＝2300～4000为过渡状态。

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风打在旗子上 发出哗哗哗的声音 就是湍流

1 流体在管内的流动分层流、湍流两种类型；
2 流体在管内的流动类型，由流体的 临界速度 决定；
3 临界速度的大小受粘度μ, 密度ρ, 直径d的影响。
临界速度决定于无特征数--雷诺（Reynolds）数 .
流体在圆形直管内流动时，根据实验确定：
当 Re≤2000时为稳定的层流；
当 Re＞4000时为稳定的湍流；
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1 流体在管内的流动分层流、湍流两种类型；
2 流体在管内的流动类型，由流体的 临界速度 决定；
3 临界速度的大小受粘度μ, 密度ρ, 直径d的影响。
临界速度决定于无特征数--雷诺（Reynolds）数 .
流体在圆形直管内流动时，根据实验确定：
当 Re≤2000时为稳定的层流；
当 Re＞4000时为稳定的湍流；
当 2000＜Re＜4000时为过渡流，这时，流动处于不稳定状态，可能是层流，也可能是湍流，取决于流体进入管道的情况、管壁粗糙程度以及周围有无震动等因素。
Re的大小不仅是作为层流与湍流的判据，而且在很多地方都要用到它。

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