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...
气液两相流体系下微反应器技术应用实例以及面临的挑战
通道尺寸的减小使得微通道反应器内的水力学行为与常规尺度反应器相比表现出明显的差异,微通道的当量直径一般是亚毫米级和几十微米级,通常雷诺数较小,流动属于层流流动,表面张力和黏性力在微通道内起主要影响。宋静[45]设置5组不同表面张力的氮气-乙醇、氮气-CMC水溶液,对微通道内具有不同表面张力和黏度情况下的气...
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...
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...
低雷诺数下一体化超紧凑过渡段非定常流动机理研究获进展
来流条件对一体化超紧凑过渡段非定常流动,尤其是低压涡轮导向器附面层分离、转捩机制有重要影响(www.e993.com)2024年10月23日。在一体化超紧凑过渡段非定常流动机理研究的基础上,研究团队进一步研究了雷诺数和湍流度的变化对一体化超紧凑过渡段非定常流动性能的影响后发现,一体化超紧凑过渡段的损失随着来流雷诺数的增大而降低,流场组织也得到了一...
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...
因此,我们认为湍流产生的本质不是由于高雷诺数下流体的惯性力引起的,而是其他别的原因。经过刻苦的研究和努力,我们发现,流动失稳及湍流转捩是由于流场中机械能的梯度(大小及方向)变化引起的,从而提出了能量梯度理论。根据此理论,流动失稳是由于流线法线方向存在的机械能梯度引起的,而沿流线方向的机械能梯度对流动起...
窦华书教授成功破解了百年湍流难题
如果在某些条件影响下,比如降低雷诺数,流场中由纳维-斯托克斯方程的奇点导致的非线性失稳逐渐消失了,湍流就变为层流状态。窦教授的理论是一个颠覆性的理论,是一个全新的湍流理论体系,是“从0到1”的原始创新工作。窦华书的理论推翻了以前教科书中的若干既有的结论。例如,根据窦华书教授的理论结果,雷诺数增大不...
不可思议的湍流,他们在哪里都有甚至对飞机飞行都有很大的影响
从时间角度看,层流具有明显的周期性,湍流则无周期性可言,或者说周期为无穷长。所谓周期性是指系统具有#隔一定时间就恢复原来状态的特性。科学实验表明,层流周期随雷诺数增加(或减少)而变化。在某一雷诺数上周期将倍增,雷诺数进一步增加会导致进一步的倍增,周期增至无穷大后,层流就成了湍流。物理学家菲金鲍姆...
可压缩湍流边界层马赫数效应研究获进展
(1)发现可压缩湍流边界层具有马赫数不变的四层结构,客观地确定了边界层厚度,从而给出恰当的雷诺数定义;(2)以湍动能平衡方程为基础,导出了一系列新的马赫数不变量,包括混合长和Kolmogorov耗散尺度等,给出了Morkovin假设在一系列重要流动参量上的具体实现;(3)尤其重要的是,指出了粘性与密度具有同等、甚至更为重要...