从层流到湍流:揭开管道流动中的统计力学之谜

管道中的流体流动可以大致分为层流和湍流。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...

咖啡杯里的风暴:科学家破解雷诺湍流的百年之谜

湍流气泡沿模拟管道和实验移动时的时间轨迹,蓝色区域表示气泡"交通堵塞"。左边的图像比右边的图像更接近层流-湍流过渡,因此可以清楚地看到,随着定向渗流过渡的接近,交通堵塞逐渐消失。图片来源:NigelGoldenfeld/加州大学圣地亚哥分校事实上,2016年,在戈登菲尔德及其合作者提出层流-湍流转变理论的同时,霍夫研究小组就...

致孙海英:没有任何人是洪水的朋友

当水龙头开到中等的时候，水流平稳地流出，每一颗水滴都在平行的落下，这叫做层流。而如果你把水龙头开到最大，水滴的流向和速度将会变得不可预测，这就被称之为湍流。湍流之所以是现代数学及物理当中的顶尖难题，是由以下几个原因造成的：复杂性，多维性和不可预测性。复杂性是说每一颗水滴都隶属于不同的流动...

【完美装修攻略】 洗去班味,就靠它们了

层流的流速一般较慢,水流比较清澈;湍流则会比较激烈,流速较快,并会产生很多小水泡,光线会由于漫反射使得水流整体呈现乳白色性状。因此,常见的龙头的出水方式也分为层流出水和湍流出水两种。湍流出水往往出水比较集中,水流较激烈。这类龙头的出水口通常会安装一个起泡器,让流出龙头的水流产生不规则的湍流,分散成一个...

Navier–Stokes方程的200年

RANS方程具有与层流N-S方程相同的结构,不同之处在于RANS方程中的速度用时间平均值表示。然而,在RANS方程中出现了一个附加项,它表示湍流的影响。这一项引入了六个与速度波动相关的未知项,但没有匹配的方程来关闭系统。因此,为了闭合方程组,需要对这一项进行建模。为此目的发展了几种方法。

【莱温坦伯】流体的2种状态 3大特性 3大守恒定律

流体的2种流动状态:层流和湍流(www.e993.com)2024年11月11日。1、层流:层流是指流体在管道或平板上的流动状态,流体粒子按照规则的顺序排列,沿着平行的路径以相同的速度流动,互不干扰。在层流状态下,流体的速度分布呈现出对称性,流线平行,无交错,流体的粘性作用明显,流体内部的分子运动方式呈现出涡流和旋转。

当水的粘性和表面张力被破坏并且层流变成湍流时……

当水的粘性和表面张力被破坏并且层流变成湍流时……当水的粘性和表面张力被破坏并且层流变成湍流时,就会发生视频里的这种情况,大家下次出去游玩的时候可以试试。#元气初夏生活季#VideoPlayerisloading.00:00/00:00Loaded:0%视频加载失败,请查看其他精彩视频特别声明:以上文章内容仅代表作者本人观点,...

加点高聚物就能让流体减阻?神奇的湍流减阻效应

我们知道,流体在管道中的流动形态分为湍流和层流两种。当流体流速较高时,容易形成湍流,产生大量的漩涡,由于湍流漩涡和管壁间的动量传递及不同尺寸的漩涡之间的动量传递,造成能量消耗,这种能量消耗即为流体阻力产生的原因。该假说认为减阻剂的加入使得湍流旋涡的产生得到明显抑制,从而使绝对湍流强度减小,尤其减小了湍流径...

实验证实管道流体从层流到湍流的转变

根据稳定性理论,这种流动不管速度多快,应该总是处于层流状态。但是,研究人员早就知道不需要很快的流速,管道中的流体就能进入湍流状态。最近,一个理论分析提出了一个可能的解释:流体中不同的速度的行波可能是导致湍流的原因。BjornHof和他的国际合作者报告说,他...

新书访谈 | 专访《湍流的起源—能量梯度理论》作者窦华书教授

能量梯度理论与线性稳定性理论的最大的不同是:一个光滑的层流流动,最后转捩为湍流,必须经过非线性失稳,线性失稳永远不能产生湍流。一个层流流动失稳后,会转变为另一个层流,这个新的层流如果再次线性失稳,会成为另一种层流,即层流线性失稳的结果只能是层流(如平板边界层流动和Taylor-Couette流动)。我们的这个研究...