流体力学 第6章 6-5-1 to 6-6-1.pdf

第五节 紊流运动 第五节 紊流运动 层流与紊流的根本区别： 层流各流层间互不掺混，只存在粘性引起的各 层流各流层间互不掺混，只存在粘性引起的各 流层间的滑动摩擦力； 流层间的滑动摩擦力； 紊流则有大小不等的涡体动荡于各流层之间。除 紊流则有大小不等的涡体动荡于各流层之间。除 了粘性阻力，还存在着由于质点掺混，互相摩 了粘性阻力，还存在着由于质点掺混，互相摩 擦所造成的惯性阻力。 擦所造成的惯性阻力。 13:43:26 同济大学航空航天与力学学院 1 第五节 紊流运动 第五节 紊流运动 一. 紊流的发生 紊流发生的机理是十分复杂的，可简单地描述为： 紊流发生的机理是十分复杂的，可简单地描述为： 层流流动的稳定性 层流流动的稳定性 扰动使某流层发 流速使波动 丧失（雷诺数达到 扰动使某流层发 流速使波动 丧失（雷诺数达到 生微小的波动 幅度加剧 临界雷诺数） 生微小的波动 幅度加剧 临界雷诺数） 造成 引起流体 造成 引起流体 旋涡受升 在横向压差与切应力的 新的 层之间的 旋涡受升 在横向压差与切应力的 新的 层之间的 力而升降 综合作用下形成旋涡 扰动 混掺 力而升降 综合作用下形成旋涡 扰动 混掺 13:43:26 同济大学航空航天与力学学院 2 第五节 紊流运动 第五节 紊流运动 流动状态取决于惯性作用和粘性作用的对比 13:43:26 同济大学航空航天与力学学院 3 第五节 紊流运动 第五节 紊流运动 目前大多数人的观点是：紊流场由各种大小和涡量不同的涡旋 目前大多数人的观点是：紊流场由各种大小和涡量不同的涡旋 叠加而成，其中最大涡尺度与流动环境密切相关，最小涡尺 叠加而成，其中最大涡尺度与流动环境密切相关，最小涡尺 度则由粘性确定。 度则由粘性确定。 不规则性和有涡性是紊流最主要的特征 不规则性和有涡性是紊流最主要的特征 13:43:26 同济大学航空航天与力学学院 4 第五节 紊流运动 第五节 紊流运动 层流 层流 紊流 紊流 流体在紊流运动过程中，涡旋不断破碎、合并， 流体在紊流运动过程中，涡旋不断破碎、合并， 流体质点轨迹不断变化。 流体质点轨迹不断变化。 13:43:26 同济大学航空航天与力学学院 5 第五