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...
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
量子粘度是由量子涡旋的密度和强度决定的,它是一个和温度无关的数。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...
Navier–Stokes方程的200年
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...
【莱温坦伯】流体网络的水力计算(叁)
湍流(紊流):当流速增加到一定程度后,流体质点的流动会呈现出杂乱无章的现象,轴向和径向均有不规则的脉动的流动状态。按照流速增加的方向,湍流区又进一步分为水力光滑区、湍流过渡区、阻力平方区(又称为粗糙区)。临界流:此外在层流和湍流之间,还存在一定范围的临界区。雷诺数用来量化流体流动状态的物理量,定义式...
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。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...
湍流:至今没有得到解决的经典物理学的最后一个问题|专访《湍流的...
因为在物理上,存在反例,一个反例就足以否定“高雷诺数导致湍流”的结论(www.e993.com)2024年10月23日。高雷诺数,只是牛顿流体湍流产生的一个条件,即高雷诺数不是湍流产生的必要条件,也不是其充分条件。研究结论是:湍流产生的必要既充分条件是流场中存在Navier-Stokes方程的奇点,这个说法和前面的说法是等价的。
超声流量计管道流场的模拟与分析
1层流与湍流流场的流速分布研究1.1层流流场的流速分布研究当管道中的雷诺数小于3500时,认为其中的流动属于层流状态。在管道内取出半径为r,长度为l,与管道轴线重合的小段圆柱,作用在圆柱两端面的压力分别为P1和P2,作用在圆柱侧面的内摩擦力为Fi。由受力平衡的准则,可以建立方程:...
运动的水流看起来为什么会完全“静止”?
当水流不断变宽,流线开始出现波浪起伏,频率和振幅随流速不断增加,称为过渡流。当流速继续增加,与之对比,水流方向开始杂乱,出现互相“插队”的现象,就叫湍流。打开网易新闻查看精彩图片湍流我们通常用雷诺数(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...
无人机的设计要用到哪些空气动力学原理?
随着雷诺数增加,湍流边界层厚度继续增加。一个没有污染、波纹和其他缺陷的光滑表面可以推迟转捩。在这样的表面上的转捩发上在更靠后的位置,边界层中的临界雷诺数也较高。粗糙的表面或相对有较大波纹或颠簸的表面会使转捩前移,减小了临界雷诺数。层流分离
一直困扰科学界的问题——水是怎么流动的
雷诺数低于1000,流体可以说是粘性的或缓慢的,此时在层流的范畴。在1000到2000之间,流体流动得更快,我们可以引入无序但它会很快消失。雷诺兹观察到,在雷诺数大约在2000左右的时候,流体会发生一个转变:转变了一种更适合形成湍流的状态。在2000到4000之间,管道中湍流流体的比例从接近零增加到了接近100%。