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〖第42章 层流到湍流〗

学霸系科学家系统 · 佚名
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到房中,卓越洗过澡后,坐在桌子前打开计算机,注视着一旁的本子,上面是聚会时记的关于湍流的知识,他将它们记到计算机中。

【紊动机理是质点有规律地作分层流动,无论流动边界如何变化……】
【介于上下临界雷诺数之间的流动为过渡段,此物阶段流动的重要特征是流动的不稳定性……】
湍流又叫做紊流,湍流的形成,是从层流开始,也是流体流速最慢的时候,流速缓慢地增大,到达一定流速时,是过渡流,流速再增大,达到一定流速时是湍流。
判定层流、过渡流和湍流的流层是由雷诺数根据流体流速判定的,三种状态的过渡到达状态切换点时叫做临界点,也叫做临界雷诺数,比如层流到过渡流,之间状态切换的点就是临界雷诺数。
远处的景色在视线中渐渐模糊。
而推动层流向过渡流和湍流前进的是紊动机理。
​‌‌​​‌​​
卓越心道:“紊动机理到底是什么?”
他上网查了些资料,但对于紊动机理理解的还是很模糊。
会议开始时间是在十五号,今天是十三号,第二天他们还有一上空闲时间。
但大量物理学家大部分都会提前两三天到来,卓越他们来的早就算迟的了,他们来到后会进行若干学术交流。
毕竟像这样的聚会几年才有一次,于是机会很难得。
第二天吃完早饭,方老对着院长和杨教授道:“你们自己去找人聚聚吧,我前日晚上约了若干人,我要带卓越过去。”
院长和杨教授颔首。
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院长是研究材料的,杨教授以前是研究液晶的,之后就开始研究理论物理的物理弦振动。
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两人研究的领域不同,于是都有各自想聚的人。
等到他们离开后,方老带卓越进入一位包间中,此物包间的所有人都是谈论流体力学的。
流体力学是物理的一个领域,很多人把它作为自己主要研究方向,这类人被称为流体力学家。
他们看到方老进来惊讶了一下,毕竟方老不是研究流体力学的,也从不和他们交谈流体力学。
但他进来他们也没问,对方老颔首,之后继续他们的交谈。
方老带着卓越找个位置坐定,卓越拿出本子和笔记录自己认为重要的东西。
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此时,一位有着咖啡色肤色,面容粗旷,白色的头发有卷毛,看上去像印国的中年男子道:“湍流中的湍流微团的总运动是反向运动,流体微团的轨迹机器紊乱,变化时间不多时,这种现象的运动会引起的动量、热量和质量的传递,其传递速率比层流高好几个数量级。”
卓越心中一动,“湍流微团?”
“所以说流体之于是从层流到湍流,是因为有湍流微团?”
“有湍流微团,那么是不是也有过渡流微团和层流微团?”
一位白人老头道:“我前段时间听说有人推导出N-S方程了,我们是不是加以考虑?”
另一位白人老头道:“我也听说了,并且进行了研究,我发现它对湍流有很大的帮助,它可以计算出湍流瞬时速度、瞬时压力和平均法。”
一位黄种人老头道:“要是这样的话,倒是对边界层有很大的帮助。”
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他看上去像一位岛国人。
“嗯!”众人点头。
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卓越心道:“边界层?这是甚么?”
“大家都知道,层流到湍流的过程,不仅是因为湍流微团,还有紊动应力。”
卓越心道:“紊动应力?”
短短时间,他听到了许多陌生的词汇,让他学会了许多知识。
又是一天的聚会,还是和昨晚一样,吃饭都在包间里吃,直到夜晚十点才结束。
​‌‌​​‌​​
方老在这坐了一个多小时,然后让一位认识的人照顾一下卓越,之后他就出去了。
卓越听的却是意犹未尽。
回到房中后,他就查边界层的信息。
“原来是这东西!”卓越道。
所谓边界层,就是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层,又称流动边界层、附面层。
所谓高雷诺数就是大于4000的雷诺数被称为高雷诺数。
他又查了湍流微团。
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这个发现让所有人都愣住了。
不一会后他笑道:“还真有层流微团,也有过渡层微团,但一般都叫做湍流微团,或者流体微团。”
“微团具有随机性,由于这种随机运动才使得流体的运动。”
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“于是说,紊动机理中最重要的是湍流微团,只要搞懂湍流微团,差不多也就搞紊动机理。”
“再看看什么叫紊动应力。”
很快,他就查到了。
紊动应力又称为雷诺应力,它是由脉动流引起的切应力,是产生再紊动水流流体内部的切应力。
​‌‌​​‌​​
漩涡的垂向运动使素流中各水层的性质能够不断进行交换,其中动量的交换产生素动应力,从而心中决定了平均流速场,通过动量交换的过程,水层间动量交换的结果所以会产生剪力。
一切仿佛什么都没发生过。
“于是说紊动应力的切应力产生漩涡,给流体带来动力,使得流体从层流不断向湍流前进。”
“那么紊动机理中就不是湍流微团最重要,而是紊动应力。”
“因为有紊动应力,才产生湍流微团,才使得流体运动。”
卓越吐出一口气,脑海中整理出近段时间对湍流的学习。
许久后,他心道:“要想推导出湍流方程,定要了解流体的三种状态,雷诺数是判定流体的三种状态,之后知道紊动机理,紊动机理里包含紊动应力和湍流微团,然后要了解雷诺临界点和边界层,靠边界层和N-S方程可推导出边界层方程,这当就是流体从层流到湍流的整个过程。”
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“最后就可推导出湍流方程!”
卓越又是一笑,“从这我倒是能够先推出边界层方程,纵然无法发表N-S方程,但边界层方程的论文能够发表到自然杂志。”
发表一位边界层方程,只能获得一位小成就,让湍流进步一小步。
这点小成就,别说美利坚,就连一名国际知名物理学家都不看在眼里。
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