[转帖]湍流与涡流的区别？

frogfish · 发表于 2005-9-1 00:51

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--------------------------------------------------------------------------------kNZ'9 好像都没有完整明确的定义。oY 湍流肯定是涡流。S|07"- 涡流不定是湍流。如层流边界层流动，有涡量分布，是涡流。但在在转捩之前，不能说是湍流。2Pu9@ 从涡量角度看，层流到湍流似乎是涡量场结构的变化，出现了各种尺度的离散的涡量集中的涡旋。涡旋间的相互作用可能是各种脉动量产生的原因。 HCw4e --------------------------------------------------------------------------B$;Sr- -------------------------------------------------------------------------ULP 湍流和涡流可能形态相近。YMU 好像湍流与粘性有关，涡流有粘无粘都有可能发生。涡流可以很有Riz 规则的数学模型来描述。而湍流的数学模型至今还没有一个统一的模式。E 差别还是挺多的。ARQ6s -----------------------------------------------------------------------LwG 湍流是空间上不规则和时间上无秩序的一种非线性的流体运动，这种运动表现出一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动状态。自从1883年Reynolds发现湍流流动现象以来，关于湍流发生的机理湍流的结构及湍流流动基本规律的研究一直是一百多年以来流体力学和传热学家们所关注的课题。由于湍流本身的复杂性，直到现在仍有一些基本问题尚未解决。{ix1 20世纪有三位科学大师对湍流理论有杰出贡献，英国的G.I.Taylor,前苏联的N.Kolmogorov和中国的周培源，他们指出了近代湍流的研究方向：湍流运动的规律应当从不规则（或随机）湍流脉动的物理性质中去寻找。在20世纪的60年代，湍流研究有三大突出进展：I 第一、切变湍流中的大尺度拟序结构的发现。Brown和Roshko在湍流混合层中观察到拟序的展向涡结构。在充分发展的湍流中，这种拟序结构是产生湍流脉动的关键机制。tkw%W 第二、在确定性非线性微分方程中可以获得渐近的不规则解，即混沌现象。Lorenz从截断的Navier-Stokes方程中发现了在一定参数范围内的热对流过程中出现了异吸引子，它具有宽带频谱的不规则运动。混沌现象的发现说明有结构的不规则运动可以是确定性非线性微分方程本身的性质。具体地说，牛顿流体的湍流运动是Navier-Stokes方程在高Reynolds数条件下的不规则解。\ 第三、超级计算机的应用和湍流直接数值模拟。20世纪60年代末和70年代初，当时最大的计算机只能模拟低Reynolds数下的简单湍流。20世纪下半叶，湍流统计模式也有了较大的发展，随着计算机资源和计算流体动力学的日益改进，使得复杂流动的数值模拟成为工程设计中的重要工具之一，准确的湍流模式是满意的数值预测的基础。aKDqK 湍流流动是工程技术领域与自然界中常见的流动现象，流体机械和流体工程的实际流动大多数是湍流。随着湍流理论和计算技术的发展，有些涉及到流体内部结构的工程流体力学问题，不用湍流理论就不能很好地得到解决。因而近20年来，国内外都在研究如何利用湍流理论解决工程中的湍流问题。DU5F 湍流模型理论广泛应用于环境工程、水利工程、空间工程、船舶工程，而且取得了巨大的成功，尤其是双方程模型更为广泛地应用。同时，湍流模型理论在工程中的广泛应用，又大大促进了湍流模型理论的发展。R*tK 目前采用的大多是一阶和二阶模型，湍流模型问题集中在如何应用模拟的方法求解未知的湍流有效粘性系数或者各个Reynolds应力分量的问题上。求得湍流输运项而无需增加偏微分方程的模型称为零方程模型，增加一个湍流动能k的偏微分方程模型为单方程模型（也称一方程），增加两个湍流量k、的偏微分方程模型则为双方程模型（也称二方程）。目前，工程中广泛应用的有双方程模型（k-ε）、雷诺应力模型（DSM）、应力代数模型（ASM）和双流体模型。 湍流也许可以看作涡强尺度大小连续的无限维数的耗散系统，f\S 当雷诺数超过一定值后，流动从层流转化到湍流，系统呈现混沌。5HcwN 我看到过一本书，书中插入了16世纪达芬奇的描述的湍流的图象，dcr 可谓经典手笔，图象反映了不同季节和气候环境下，溪流绕过石头O 的流动图案，几百年前，大牛们都考虑过这个问题，并且很形象的:SZxR* 描绘出来，然而时至今日，没有那个大牛能解开湍流流动本质的神秘\^hW=; 面纱，有朝一日湍流的本质得到揭示，可以说将重大地推动非线性科学Z 的发展，而且将在经济，社会科学的推动也是不可估量的，不光其理论N7Ku)- 价值，而且对人类的认识观和方法论也起到重大的影响。s 湍流就这么超然，所以研究湍流的人也要活得超然。 数学上湍流是NS方程的解，涡流是NS和Eular方程的解。物理上讲不清楚。 ----------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------&=GZ 现在从流体动力学方程的角度来讨论湍流和涡流的。!&3%yg 一般情况下是雷诺时均的NS方程，加上k,e双方程的湍流模型来构成/~tX-B 封闭解，从而求得速度场和压力场。当然也可以写成涡量的扩散方程（涡量v 输运方程），其实就是NS方程的另外一种形式。 如果不考虑粘性的话，就是欧拉方程了，这时涡量的扩散方程变为[|FP|s helmholtz方程了。 如果再考虑流体无旋了，那样方程进一步退化为laplase方程了。d=$c ----------------------------------------------------------------------------8) 楼主说的涡流是不是“swirl flow”？一般教科书上说的旋涡可以有层流涡和湍流涡的区别，swirl flow则是指旋涡占主导地位的一种流动，即流场结构中存在大尺度旋涡，这种旋涡在多数情况下是湍流。在计算中已经证明，标准k-e模型对这种流动的计算误差较大，而RNG k-e模型的计算精度则比较高。V=I 湍流是由大量旋涡构成的“无规则”流动，见本坛中杨本洛教授书中的描述，我就不多说了。不过湍流中可能不存在大尺度旋涡，“涡流”中可能存在层流区，这两者区别还是比较明显的。

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