第七章 湍流理论基础

第七章湍流理论基础

认识湍流——雷诺实验

湍流具有——随机性、非线性性

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i i u u x x x t =湍流是三维空间中的不规则非定常流动。学习湍流——预测、控制

•各项物理意义如下：

各项物义如下

（1）总动能的当地变化率，由湍流流动的不恒定性而引起。

恒定性而引起

（2）总动能的迁移变化率，由时均流场的空间不均匀性引起。

（3）时均总势能的迁移变化率，反映时均场）时均总势能的迁移变化率反映时均场的空间不均匀性。

（4）由脉动场的空间不均匀引起的脉动压能和脉动动能的迁移变化率

和脉动动能的迁移变化率。

（5）时均粘性应力与时均流速的乘积，为粘性应力作功的功率

（6）湍流切应力对时均流场作功的功率。（7）脉动粘性应力对脉动流场作功的功率。（8）时均流动耗散项，即粘性应力所作的变）时均流动耗散项即粘性应力所作的变

形功。

（9）脉动流动耗散项，即脉动粘性应力对脉

动流场的变形速率所作的脉动变形功。

动流场的变形速率所作的脉动变形功

各项物理意义：

（1）单位体积流体所具时均动能的当地变化率（2）单位体积流体所具时均动能的迁移变化率（3）压差与重力对流体作功的功率，单位体积流体所具时均势能的迁移变化率

（4）时均粘性应力作功而传递能量的扩散项（5）单位体积流体的耗散项，时均粘性应力所做的变形功

（6）雷诺应力作功的扩散项

）雷诺应力对时均流场所作的变形功脉动（7）雷诺应力对时均流场所作的变形功，脉动能量的产生项，对时均流是能量的损失。

各项物理意义：

（1）单位体积流体所具脉动动能的当地变化率。（2）单位体积流体所具脉动动能的迁移变化率。（3）由脉动场的空间不均匀引起的脉动压能和脉动动能的迁移变化率。

（4）脉动粘性应力对脉动流场作功的功率。

）脉动粘性应力对脉动流场作功的功率

（5）脉动流动耗散项，即脉动粘性应力对脉动流场的变形速率所作的脉动变形功。

的变速率所作的脉动变功

（6）脉动动能产生项。

§7-3 湍流流动的基本性质

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湍流能量的输运性和耗散性以及湍流的有旋性是湍流的重要特性

一、湍流能量的输运性

分子的动能输运率表现为宏观的粘性，分子的分子的动能输运率表现为宏观的粘性分子的内能输运率表现为热传导。湍流的动量输运表现为湍流的“粘性”，湍流的内能输运表现为现为湍流的“粘性”湍流的内能输运表现为湍流的热传导。湍流状态下的物面粘性阻力和传导热较之层流而言大很多。

四、若干典型条件下的湍流的特点

（一）均匀各向同性湍流

均匀各向同性湍流是种最简单的湍流，均匀各向同性湍流是一种最简单的湍流，在这种湍流流场中，不同点和同一点在不同方向上的湍流特性都是一样的，这种湍同方向上的湍流特性都是样的这种湍流存在于无界的流场中，或远离边界的流场中。

场中