理论教育 紊流的概念及基本方程解析

紊流的概念及基本方程解析

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:紊流是流体运动失稳后的运动状态。如果紊流在空间各点的统计特征值都一样,即不随坐标值改变,则称为均匀紊流;如果紊流特征在各坐标轴方向上都一样,即不随坐标方向而改变,则称为各向同性紊流。各向同性的均匀紊流是一种假想的紊流,真实的紊流只有在某些局部才呈现出各向同性,称为局部各向同性。河道中水流的运动属于边壁剪切紊流这一类型,可以用基本方程、流速分布律、统计特征量等来定量描述。

紊流的概念及基本方程解析

紊流是流体运动失稳后的运动状态。它的瞬时特性是不规则、无法描述的,但它的平均特性(时间平均、空间平均或统计平均)却遵循一定的规律。对于紊流目前还没有一个简单的定义方法来说明其性质,只能从定性上描述其特征,如不规则性;扩散性;连续性;耗能性;有涡和三维的性质等。由这些特征可分辨自然界中的流动是否紊流。如海面随机波动、大气层中的行星尺度气旋不能算作紊流,因为前者不耗能、不扩散,而后者是二维的。

如果紊流在空间各点的统计特征值都一样,即不随坐标值改变,则称为均匀紊流(homogeneous turbulent flow);如果紊流特征在各坐标轴方向上都一样,即不随坐标方向而改变,则称为各向同性紊流(isotropic turbulence)。各向同性的均匀紊流是一种假想的紊流,真实的紊流只有在某些局部才呈现出各向同性,称为局部各向同性(local isotropic turbulence)。在实际中的紊流,通常是各向异性和非均匀的剪切紊流,分为自由剪切紊流(free turbulent shear flow)和边壁剪切紊流(wall turbulent shear flow)两类,前者如射流、圆柱绕流;后者如紊流边界层,明渠、管道中的紊流等。河道中水流的运动属于边壁剪切紊流这一类型,可以用基本方程、流速分布律、统计特征量等来定量描述。(www.daowen.com)

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