湍流
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基本介紹
讀音： tuān liú
湍流是流體的一種流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速很小時(shí)，流體分層流動(dòng)，互不混合，稱為層流，也稱為穩(wěn)流或片流；逐漸增加流速，流體的流線開始出現(xiàn)波浪狀的擺動(dòng)，擺動(dòng)的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流況稱為過渡流；當(dāng)流速增加到很大時(shí)，流線不再清楚可辨，流場中有許多小漩渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動(dòng)，還有混合。這時(shí)的流體作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生，這種運(yùn)動(dòng)稱為湍流，又稱為亂流、擾流或紊流。
流體作湍流時(shí)，阻力大流量小，能量耗損增加。實(shí)驗(yàn)證明，能量耗損E與速度的關(guān)系為
△ E= kv2 式中k是比例系數(shù)，它與管道的形狀、大小以及管道的材料有關(guān)。式中的v是平均流速。在自然間中，我們常遇到流體作湍流，如江河急流、空氣流動(dòng)、煙囪排煙等都是湍流。
這種變化可以用雷諾數(shù)來量化。雷諾數(shù)較小時(shí)，黏滯力對流場的影響大于慣性力，流場中流速的擾動(dòng)會(huì)因黏滯力而衰減，流體流動(dòng)穩(wěn)定，為層流；反之，若雷諾數(shù)較大時(shí)，慣性力對流場的影響大于黏滯力，流體流動(dòng)較不穩(wěn)定，流速的微小變化容易發(fā)展、增強(qiáng)，形成紊亂、不規(guī)則的湍流流場。
流態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的雷諾數(shù)值稱為臨界雷諾數(shù)。一般管道雷諾數(shù)Re＜2300為層流狀態(tài)，Re＞4000為湍流狀態(tài)，Re＝2300～4000為過渡狀態(tài)。
有效地描述湍流的性質(zhì)至今仍然是物理學(xué)中的一個(gè)重大難題。
注：右圖為當(dāng)層流遇到障礙物時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鳌 ?/p>
空氣動(dòng)力學(xué)中的湍流
空氣動(dòng)力學(xué)中的湍流指的是短時(shí)間（一般少于10min）內(nèi)的風(fēng)速波動(dòng)。換言之，湍流指的是最高頻譜峰值。
湍流產(chǎn)生原因主要有兩個(gè)：
1.當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)，由于地形差異（例如，山峰）造成的與地表的“摩擦”；
2.由于空氣密度差異和氣溫變化的熱效應(yīng)空氣氣團(tuán)垂直運(yùn)動(dòng)。
這兩種運(yùn)動(dòng)往往相互關(guān)聯(lián)?！ ?/p>
影響
湍流對飛行的影響
湍流是一種氣流運(yùn)動(dòng)，肉眼無法看見，而且經(jīng)常不期而至。引發(fā)湍流的原因可能是氣壓變化、急流、冷鋒、暖鋒和雷暴，甚至在晴朗的天空中也可能出現(xiàn)湍流。湍流并非總能被預(yù)測出來，雷達(dá)也發(fā)現(xiàn)不了它。
根據(jù)美國聯(lián)邦航空局(FAA)的數(shù)據(jù)，湍流是導(dǎo)致機(jī)上非致命傷害的主要原因，但通常是因?yàn)槌丝突驒C(jī)組人員沒有系好安全帶。
雖然湍流可能導(dǎo)致嚴(yán)重的頭部撞擊，但通常不大可能致命。據(jù)美國聯(lián)邦航空局統(tǒng)計(jì)，從1980年到2004年6月，美國的飛機(jī)總共發(fā)生過198起湍流事故，導(dǎo)致266人重傷，3人死亡。
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