层流与湍流

作者: Laura McKinney
创建日期: 6 四月 2021
更新日期: 23 四月 2024
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流体力学基础_17_认识湍流
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内容

层流和湍流是流体动力学中两个广泛使用的术语。当流体通过任何管道时,它要么以层流的形式流过,要么以湍流的形式流过。主要流体以这两个顺序进入管道。层流可以描述为一种流体的流动,只要属于该流体的每个粒子都遵循一个一致的过程,通常在任何情况下都不会相互阻碍。层流运动的一个结果是,流体内部流体的速度实际上在任何时候都是恒定的,而另一方面,湍流可以描述为流体的不均匀,不频繁运动,这被认为是一个小的漩涡区域。毫无疑问,这种流体的速度不一定在每个点都是恒定的。


内容:层流和湍流之间的差异

  • 什么是层流?
  • 什么是湍流?
  • 关键差异
  • 影片说明

什么是层流?

在流体动力学中,当一种流体在彼此之间的同等高度内移动时,层流以及流线运动会发生,而各层之间不会中断。在降低的速度下,实际的流体趋向于流动而没有横向混合,并且相邻的层也像活跃的纸牌一样彼此滑过。相对于与运动相关的路径没有垂直的横流,也没有与流体相关的涡流甚至涡流。在层流运动中,属于流体中颗粒的特定运动难以置信地组织,所​​有颗粒进入与管道壁同步的直线中。层流实际上是一种流动例程,可以观察到大量动量扩散和偶发的动量对流。每当流体通常通过封闭的漏斗流动时,例如管道或什至在几个平板之间,就流体的速度和粘度而言,可能发生两种运动:层流流或湍流。层流倾向于在较低的速度内发生,在低于该阈值时会发生湍流。在非科学条件下,层流实际上是一致的,而湍流循环通常很粗糙。

什么是湍流?

在流体动力学领域中,流体的中断流动被称为湍流。湍流,与流体(可能是气体以及液体)运动相关的一种,其中流体经历了不可预测的变化以及混合(与层流相反),在层流中,流体以光滑的方式甚至是水平运动。当涉及到湍流时,属于流体的速率处于一定水平,并且在不断变化的过程中始终处于同等水平。在这种特定意义上,与风以及河口和河流有关的运动通常是湍流的,无论洋流是否趋于平稳。环境或什至是水在漩涡中旋转,而总体质量沿着一个特定的方向一起旋转。与流体运动有关的大多数种类都趋于湍流,除了固体的主要边缘处的层流会根据流体以及难以置信地靠近固体区域(例如与管道相关的内壁,或者在某些情况下与固体相关)流动粘度较大(相对较慢的泥潭)的流体通过很少的通道逐渐运动。湍流的典型例子通常是动脉内的血液循环,管道内的油运输,熔岩运动,大气以及海流,通过泵系统以及涡轮机进行的特定运动,以及涉及船后的运动。以及靠近飞机机翼的尖端。


关键差异

  1. 层流是平稳的,而湍流不是。
  2. 层流中的流体粒子彼此不交叉,而湍流粒子在流体流中彼此交叉
  3. 在层流中的任何点速度都是恒定的,而在湍流中速度甚至是不恒定的
  4. 层流的剪切应力取决于粘度–μ–且与密度-ρ无关,而另一方面,与湍流相关的剪切应力是密度–ρ的函数。