从层流到湍流:揭开管道流动中的统计力学之谜
在层流中,流体粒子在平滑的层中运动。然而,随着流速的增加,流动会变成湍流,以涡流和漩涡为特征。这种转变不是突然的,而是通过一个临界点逐渐发生的。传统上,湍流的转变一直使用雷诺数来描述,雷诺数是一个无量纲量,它将流体特性、流速和管道直径联系起来。然而,这种方法缺乏对底层机制的更深入理解。最近在更简单的...
咖啡杯里的风暴:科学家破解雷诺湍流的百年之谜
咖啡杯里的风暴:科学家破解雷诺湍流的百年之谜奥斯本-雷诺兹(OsborneReynolds)在1883年的实验中证明了水流从层流到湍流的转变,从而提出了流体力学的基本问题。几十年后,奈杰尔-戈登菲尔德(NigelGoldenfeld)和比约恩-霍夫(Bj??rnHof)领导的研究人员应用统计力学解开了这些谜团,证明流体中层流到湍流的转变表现为...
超流体雷诺数与量子粘度:一种验证纯超流体的雷诺相似性的方法
量子粘度的存在使得超流体的流动也有一个雷诺数,这就是所谓的超流体雷诺数,它是由超流体的密度、速度和量子粘度决定的。那么,超流体的雷诺数有什么用呢?它能不能用来判断超流体的流动状态是层流还是湍流呢?它能不能用来描述超流体的流动性质呢?最近发表在《物理评论B》上的一篇论文,题目是《量子粘度和纯超流体...
Navier–Stokes方程的200年|湍流|流体|动力学|stokes_网易订阅
正如我们刚才看到的,N-S方程对更复杂的层流没有解,正如前面提到的,它目前的形式不适用于湍流,而湍流是大多数感兴趣的流动的所在。与粘性应力类似,湍流速度波动也产生应力,即所谓的雷诺应力,它是湍流波动施加在平均流动上的平均力(每单位面积)。雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS方程)是常规N-S方程的扩展,适用...
《食品科学》:石河子大学杨旭海副教授等:计算流体力学在果蔬干燥
1.2湍流模型对于流体流动而言,雷诺数是判别流动状态的标准,在没有体积力的情况下,如果密度和黏度均恒定,雷诺数从小到大分别对应层流、过渡流及湍流。雷诺数计算如式(6)所示:式中:ν为流体流速/(m/s);L为特征长度/m;η为动力黏度/(N·s/m
伟大的试验,X-21A和它的层流控制技术
雷诺数是判断层流和紊流的判据是Gr数(www.e993.com)2024年9月9日。在工程领域,一般认为雷诺数小于2000的流体为层流,雷诺数大于4000的流体为紊流。为此,X-21A采用了边界层去除原理(也被称为主动层流控制)。这是通过将表面气流引导穿过在机翼上下表面加工出来的一系列精细多孔槽来实现的。气流的抽吸由位于机翼下方机舱内的层流控制泵提供。为了...
不同翅片管散热器的传热系数对比
本文针对平直、锯齿、波纹翅片通道内流动的特点,选择合适的低雷诺数湍流模型并结合湍流普朗特数模型,建立了准确计算翅片性能的三维数值模型。通过以上两个改进措施,使得平直翅片的计算j因子的平均绝对误差从17.94%降到6.93%,提高了计算精度。同时通过计算发现翅片中心处与进口流体温差较上(下)盖板与进口流体的温差低5-...
涨知识丨流体力学就在身边,看看你家水龙头
仔细观察雷诺数,可以发现:当流体粘度较大或流体速度较低时,粘性力成为主导。当出现这种情况时,雷诺数就会变小,流动是层流。另一方面,当流体粘度较小或速度较高时,惯性力成为主导。因此,流体的雷诺数将很大,流动是湍流。在管道中,由层流向湍流过渡的雷诺数范围一般为2000~4000。这些数值只是近似值,实际数值会根据...
运动的水流看起来为什么会完全“静止”?
我们通常用雷诺数(Re)来区分流体的流动是层流或湍流,或用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。当雷诺数小于2000时,就会出现层流现象。因此,层流比一般湍流摩擦力更小。层流现象在生活中的应用除去水流之外,气体的运动也遵循层流现象。当层流遇上较大的阻碍时,其规律性运动轨迹就会被打破,变成湍流。
无人机的设计要用到哪些空气动力学原理?
在较好的情况下,如在最小压力点后气流减速缓慢,在层流分离后面发生湍流再附着。停滞空气扰动的阻碍对边界层的阻碍就相当于机翼上的小突起或鼓包,如果在这一点雷诺数足够大,就可以使气流转捩到湍流。湍流边界层厚度的增加把气流带回到机翼表面,把停滞区(也叫分离气泡)留在下面。之后,湍流边界层继续克服压力梯度,可能...