流体的紊流运动

　　一、紊流的发生

　　间断面→流速梯度无穷大→切应力无穷大→不可能→流速调整

　　紊流形成过程的分析

　　通过雷诺试验可知，层流和紊流的主要区别在于

　　紊流：各流层之间液体质点不断互相混掺

　　层流：无

　　互相混掺是由于液流扰动产生涡体所致，涡体形成是混掺作用产生的根源。

　　由于外部扰动、来流中残留的扰动，液流不可避免产生局部性波动。

　　随着波动，局部流速和压强将重新调整。 微小流束各段承受不同方向的横向力P 作用。

　　横向力和切应力构成了同向力矩，使波峰越凸，波谷越凹，促使波幅增大。

　　波幅增大到一定程度，横向压力和切应力的综合作用，使波峰和波谷重叠，形成涡体。

　　涡体上面流速大，压强小，下面流速小，压强大，形成作用于涡体的升力，推动涡体脱离原流层掺入流速较高的临层，扰动临层进一步产生新的涡体。

　　涡体形成后，其是否能掺入上临层取决于涡体惯性力和粘滞力的对比。当涡体惯性作用与粘性作用相比大到一定程度，才有可能上升至临层，由层流发展到紊流。

　　涡体形成后，也可能掺入下临层，取决于瞬时流速分布

　　二、紊流的基本特征及时均法

　　紊流的基本特征是：在运动过程中，质点具有不断的互相混杂现象。质点的互相混杂使流区内各点的流速、压强等运动要素在数值上发生一种脉动现象。

　　(1) 时均法

　　把紊流运动看成是由时间平均流动和脉动流动叠加而成

　　(2) 紊流的性质及特征：

　　1、具有连续性;

　　2、是大雷诺数;

　　3、具有随机性;

　　4、三维性和旋涡性;

　　5、扩散性、可以传热、传递动量

　　三、紊流的半经验理论

　　特点：寻找由于脉动所引起的紊流附加应力与时间流速的关系，从而求得脉动对时均流动的影响。

　　混合长度理论：

　　在紊流里，质点被横向脉动流速运移某一横向距离L后，这个质点才会在新的的地点与四周的质点互相混合，从而失去他原来的特征(如动量)，结果是该质点具有与四周质点同样的特征，这个横向距离L叫做混合长度。

　　四、圆管紊流流核与粘性底层

　　在紊流中紧靠管壁附近这一薄层称为粘性底层;在粘性底层之外的液流，统称为紊流流核。

　　局部水头损失

　　一、局部水头损失包括：

　　1、漩涡处产生动量交换，能量损失掉。

　　2、流速分布调整，消耗能量。

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