1、湍流是流體的壹種流動狀態。當流速很小時,流體分層流動,互不混合,稱為層流,也稱為穩流或片流;逐漸增加流速,流體的流線開始出現波浪狀的擺動,擺動的頻率及振幅隨流速的增加而增加,此種流況稱為過渡流;當流速增加到很大時,流線不再清楚可辨,流場中有許多小漩渦,層流被破壞,相鄰流層間不但有滑動,還有混合。這時的流體作不規則運動,有垂直於流管軸線方向的分速度產生,這種運動稱為湍流,又稱為亂流、擾流或紊流。
2、基本介紹
湍流是流體的壹種流動狀態。當流速很小時,流體分層流動,互不混合,稱為層流,也稱為穩流或片流;逐漸增加流速,流體的流線開始出現波浪狀的擺動,擺動的頻率及振幅隨流速的增加而增加,此種流況稱為過渡流;當流速增加到很大時,流線不再清楚可辨,流場中有許多小漩渦,層流被破壞,相鄰流層間不但有滑動,還有混合,形成湍流,又稱為亂流、擾流或紊流。
在自然界中,我們常遇到流體作湍流,如江河急流、空氣流動、煙囪排煙等都是湍流。
湍流是在大雷諾數下發生的,雷諾數較小時,黏滯力對流場的影響大於慣性力,流場中流速的擾動會因黏滯力而衰減,流體流動穩定,為層流;反之,若雷諾數較大時,慣性力對流場的影響大於黏滯力,流體流動較不穩定,流速的微小變化容易發展、增強,形成紊亂、不規則的湍流流場。
流態轉變時的雷諾數值稱為臨界雷諾數。壹般管道雷諾數Re=4000為湍流狀態,Re=2320~4000為過渡狀態。
湍流基本特征是流體微團運動的隨機性。湍流微團不僅有橫向脈動,而且有相對於流體總運動的反向運動,因而流體微團的軌跡極其紊亂,隨時間變化很快。湍流中最重要的現象是由這種隨機運動引起的動量、熱量和質量的傳遞,其傳遞速率比層流高好幾個數量級。
湍流利弊兼有。壹方面它強化傳遞和反應過程;另壹方面極大地增加摩擦阻力和能量損耗。鑒於湍流是自然界和各種技術過程中普遍存在的流體運動狀態(例如,風和河中水流,飛行器和船舶表面附近的繞流,流體機械中流體的運動,燃燒室、反應器和換
熱器中工質的運動,汙染物在大氣和水體中的擴散等),研究、預測和控制湍流是認識自然現象,發展現代技術的重要課題之壹。湍流研究主要有兩類基本問題:闡明湍流是如何發生的;了解湍流特性。由於湍流運動的隨機性,研究湍流必需采用統計力學或統計平均方法。研究湍流的手段有理論分析、數值計算和實驗。後二者具有重要的工程實用意義。