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什麼是湍流

教育 更新时间:2024-11-20 06:19:50

  1、湍流是一種高度複雜的三維非穩态、帶旋轉的不規則流動。在湍流中的流體的各種物理參數,如速度、壓力、溫度等都随時間與空間發生随機的變化。從物理結構上說,可以把湍流看成是由各種不同尺度的渦旋疊合而成的流動,這些漩渦的大小及旋轉軸的方向分布是随機的。大尺度的渦旋主要是有流動的邊界條件所決定,其尺寸可以與流場的大小相比拟,是引起低頻脈動的原因;小尺度的渦旋主要是有粘性力所決定,其尺寸可能隻有流場尺度的千分之一量級,是引起高頻脈動的原因。大尺度的渦旋破裂後形成小尺度渦旋。較小尺度的渦旋破裂後形成更小尺度的渦旋。因而在充分發展的湍流區域内,流涕渦旋的尺度可在相當寬的範圍内連續地變化。大尺度的渦旋不斷地從主流獲得能量,通過渦旋間的相互作用,能量組建向小的渦旋傳遞。最後由于流體粘性的作用,小尺度的渦旋不斷消失,機械能就轉化(或稱為耗散)為流體的熱能。同時,由于邊界作用、擾動及速度梯度的作用,新的渦旋又不斷産生,這就構成了湍流運動。

  2、流體内部多尺度渦旋的随機運動構成了湍流的一個重要特點:物理量的脈動。

  3、要注意的是,湍流運動盡管是流體微團的運動,但遠未達到分子水平。無論湍流運動多麼複雜,非穩态的N—S方程對于湍流的瞬時運動仍然是适用的。

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