湍流
grxlj · 2008-10-30 17:17 · 18990 次点击
data/attachment/portal/201111/06/091451g6vzvvvmofgooaoz.jpg香烟产生的层流和湍流.
湍流,也称为紊流,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。
目录
能量耗损E与速度的关系
空气动力学中的湍流
有关湍流的举例
参考资料
能量耗损E与速度的关系
流体作湍流时,阻力大流量小,能量耗损增加。实验证明,能量耗损E与速度的关系为
△E=kv2式中k是比例系数,它与管道的形状、大小以及管道的材料有关。式中的v是平均流速。在自然间中,我们常遇到流体作湍流,如江河急流、空气流动、烟囱排烟等都是湍流。
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。
空气动力学中的湍流
空气动力学中的湍流指的是短时间(一般少于10min)内的风速波动。换言之,湍流指的是最高频谱峰值。
湍流产生原因主要有两个:
1.当空气流动时,由于地形差异(例如,山峰)造成的与地表的“摩擦”;
2.由于空气密度差异和气温变化的热效应空气气团垂直运动。
这两种运动往往相互关联。
有关湍流的举例
data/attachment/portal/201111/06/091451ce8d4vyabbemhyvj.jpg当层流遇到障碍物时转变为湍流
香烟产生的烟。在最初的几厘米,烟的流场是层流,随着热空气的向上加速,烟就开始变得不稳定形成了湍流。与此类似,空气中污染的扩散就是由湍流主宰的。
F1赛车高速转弯时,前车尾部造成的湍流使后车前定风翼下压力损失约30%。如果距离前车太近,会造成转向不足。
参考资料
科技网http://info.yqie.com/T/T1142.HTM