1樓:侯南珍
湍流理論方面的知識有了高數基礎應該能看懂,推導就要求高了,因為湍流現代是靠統計理論來研究的,所以隨機微分方程的書可以看一下,因為直接數值模擬和大渦模擬是理論研究的工具,所以計算流體力學或者偏微分方程數值方法需要看下,做工程的話沒必要看那麼多。
2樓:峰迴路轉
湍流 (英語:turbulence 德語: turbulenz) 是流體的一種流動狀態。
當流速很小時,流體分層流動,互不混合,稱為層流,或稱為片流;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,稱為湍流,又稱為亂流、擾流或紊流。
這種變化可以用雷諾數來量化。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。一般管道雷諾數re<2100為層流狀態,re>4000為湍流狀態,re=2100~4000為過渡狀態。
物理學中未解決的問題: 能否建構乙個理論模型來描述湍流的行為,特別是它的內部結構?
有效地描述湍流的性質,至今仍然是物理學和數中的乙個重大難題。
湍流理論的湍流的基本方程
3樓:手機使用者
充分發展的湍流流**像極其複雜,雖經一百多年的研究,成果並不顯著。大多數學者都是從納維-斯托克斯方程。
出發進行研究;有人從統計物理學中的玻耳茲曼方程或bbgky譜系方程出發進行研究。
對充分發展的湍流,除考慮它的瞬時量外,更要考慮各種用以描述湍流概貌的平均量。從瞬時量匯出平均量的平均方法有好多種。有了平均法,就可把任一瞬時量分解成平均量和脈動量之和。例如,ui=ūi+u′i,p=pˉ+p′,式中ui、p為速度和壓力的瞬時量;ūi、pˉ圴為其平均量;u′i和p′為其脈動量。對式(1)取平均,就得到平均速度和平均壓力所滿足的雷諾方程:
式中最後一項是雷諾方程對納維-斯托克斯方程的附加項,體現了脈動場對平均場的作用,。式中最後一項中的量實質上是新未知量,所以式(2)和連續性方程。
所組成的方程組關於ūi和pˉ圴是不封閉的,因而無法求解。學者們一直努力尋求封閉方程組的辦法;早年的普朗特混合長理論是一種嘗試,後來發展的模式理論也是一種嘗試。
湍流的基本介紹
4樓:道看道
湍流是流體的一種流動狀態。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。一般管道雷諾數re=4000為湍流狀態,re=2320~4000為過渡狀態。
湍流基本特徵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(見圖2)。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。一方面它強化傳遞和反應過程;另一方面極大地增加摩擦阻力和能量損耗。鑑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、**和控制湍流是認識自然現象,發展現代技術的重要課題之一。湍流研究主要有兩類基本問題:闡明湍流是如何發生的;瞭解湍流特性。
由於湍流運動的隨機性,研究湍流必需採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。後二者具有裡要的工程實用意義。
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