Характерные черты турбулентного течения.

Моделирование турбулентных течений

Модели турбулентности и их применение.

Характерные черты турбулентного течения.

Подавляющее большинство течений в инженерных приложениях турбулентные. Переход от ламинарного к турбулентному течению происходит при числах Re> 2*10³. При этих Re ламинарное течение становится неустойчивым.

Турбулентное течение принципиально отличается от ламинарного.

Характерные особенности турбулентного течения:

- Нестационарное, непериодическое движение, пространственно-временные флуктуации; в этом движении участвуют вихреподобные структуры (турбулентные вихри);

- В турбулентном течении происходит постоянное порождение крупных структур (вихрей) которые перемещаются не только вместе с потоком, но и поперек потока; такое движение приводит к интенсификации процессов переноса массы импульса и энергии, т.к. обмен массой, импульсом и энергией между слоями жидкости осуществляется не только на молекулярном, но прежде всего, на макроскопическом уровне;

- Параметры потока изменяются случайным образом;

- В турбулентном течении происходит каскадный перенос энергии. Так основное стационарное течение неустойчиво, в нем образуются вихревые структуры, тем самым происходит отбор энергии от основного течения и передача его вихрям. Но вихри также являются неустойчивыми и распадаются на более мелкие структуры, передавая им свою энергию, те в свою очередь, распадаются на еще более мелкие и т.д.

Процесс распада продолжается до образования самых мелких устойчивых вихрей, которые за счет трения переводят свою кинетическую энергию в тепло.

Существует три масштаба вихрей:

- энергосодержащий;

- инерционный;

- диссипативный.