15
• 宏观性质：较大集体——流体团或称湍涡——之间的动 量与能量交换的统计规律。（湍涡不固定）
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湍流
宏观上，流体微团做不规则随机脉动的流体 运动称为湍流。
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湍流热对流
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湍流的定义及特征
湍流不同于层流是因为它具有一种特殊的 性质，在现象上我们称之为紊乱的流动， 或叫湍动。要给湍流下一个严格的定义是 困难的，这是由于它的复杂性，由于其内 部机理至今未被人类所掌握。
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湍流的几种定义
雷诺：湍流是一种蜿蜒曲折、起伏不定的流动。
泰勒和卡曼：湍流是在流体流过固体表面或者相同 流体的分层流动中出现的一种不规则流动。
兴兹：湍流是流体运动的一种不规则情形，湍流中 各种物理量随时间和空间坐标呈现随机的变化， 因而具有明确的统计平均值。
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湍流的性质
湍流是一种不规则的流动状态，其流动参数随时 间和空间作随机的变化，因而是一种三维的非定 常流动，而且流动空间分布着大小形状各不相同 的漩涡。 • 湍流具有如下的基本特征： • 1、不规则性（随机性），湍流中流体质点作极不 规则的运动，其轨迹是一条蜿蜒曲折的曲线。这 种极不规则的随机运动也称之为脉动。流动无重 复性。 • 2、扩散性，湍流中的质量、动量、能量等特性随 着湍流脉动向各方向传递，一般从高值处向低值 处扩散。
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湍流的性质
• 3、连续性，湍流中的质点和漩涡是连续的，符合 连续介质的原理。 • 4、耗散性，粘性会不断地把湍流动能转化为热能 而散失掉，因此湍流动能的维持需要不断的能量 补充。
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湍流运动的统计平均方法
• 时间平均 • 空间平均 • 系综平均或统计平均
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时间平均
1 t T A时 ( x, t ) T2 A( x, t ')dt ' T t 2
第八章 湍流
第一节 概述
雷诺实验
雷诺实验装置： 雷诺实验中的层流与湍流 流动现象：
层流区 过渡区 湍流区
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层流与湍流
• 层流：质点顺着清晰可见的轨迹移动，轨 迹或流线是一些平滑的曲线。
• 宏观性质：仅仅是分子间动量与能量交换表现出来的统计 规律。
• 湍流： 具有杂乱、相互交错且随时间变化 迅速的轨迹。
T相同，不同的平 均中心t，平均值可 能不相同。
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空间平均
1 A空 ( x, t ) X

X 2 X x 2 x
A( x ', t )dx '
X
X x 2
X x 2
x
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系综平均
• 概率密度函数 • 正态分布
Hale Waihona Puke 14系综平均• 系综平均的表达式
A系 ( x, t ) Af ( A)dA