层流与湍流的三点区别(层流与湍流有什么区别)

在流体仿真时,常见到 "层流、湍流和雷诺数" 这几个专业术语;本文就主要介绍一下这些参数的含义,希望对大家有所帮助;

层流与湍流的三点区别(层流与湍流有什么区别)(1)



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一、层流和湍流;

层流和湍流是流体流动的一种性质,简单来说,流体有规律流动的流动称为层流,流体不规则运动的流动称为湍流;

层流与湍流的三点区别(层流与湍流有什么区别)(2)

比如,河流在宽阔的区域流动缓慢,几乎没有湍流;但当河流的宽度变窄时,流速变快,此时会产生湍流;

层流与湍流的三点区别(层流与湍流有什么区别)(3)

再比如,当水龙头打开较小时,水将有规律地流动(层流);但当打开较大时,由于水流量的增加,水流会相互干扰(湍流);

层流与湍流的三点区别(层流与湍流有什么区别)(4)



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二、雷诺数(无量纲);

层流和湍流经常在视觉上看到,但在流体动力学上,它们是使用雷诺数来判断的;

层流与湍流的三点区别(层流与湍流有什么区别)(5)

雷诺数Re定义为Re =ρud/μ;

其中,ρ为流体密度(单位kg/m³),u为流速(单位m/s),d为管道内径(单位m,如流体流过圆形管道,则d为管道的直径),μ为粘度系数(单位Pa·s);

层流与湍流的三点区别(层流与湍流有什么区别)(6)

临界雷诺数Recr在工程应用中通常取2300,若Re<2300,则流动是层流,在这种情况下,一旦发生小的随机扰动,随着时间的增长这扰动会逐渐衰减下去;若Re>2300,则层流就不可能存在了,一旦有小扰动,扰动会增长而转变成湍流;

因此,在处理流体力学时,重要的是通过雷诺数来区分层流和湍流,并设置合适的边界条件;

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典型雷诺数介绍:

普通航空飞机:5000000;

小型无人机:400000;

海鸥:100000;

圆形光滑管道:2320;

橡胶管道:1600~2100;

大脑中的血液:100;

主动脉中的血液:1000;

精子:0.0001;



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