湍流

能量耗损E与速度的关系

流体作湍流时，阻力大流量小，能量耗损增加。实验证明，能量耗损E与速度的关系为△ E= kv2 式中k是比例系数，它与管道的形状、大小以及管道的材料有关。式中的v是平均流速。在自然间中，我们常遇到流体作湍流，如江河急流、空气流动、烟囱排烟等都是湍流。这种变化可以用雷诺数来量化。雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于黏滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的湍流流场。流态转变时的雷诺数值称为临界雷诺数。一般管道雷诺数Re＜2300为层流状态，Re＞4000为湍流状态，Re＝2300～4000为过渡状态。

空气动力学中的湍流

空气动力学中的湍流指的是短时间（一般少于10min）内的风速波动。换言之，湍流指的是最高频谱峰值。湍流产生原因主要有两个：1.当空气流动时，由于地形差异（例如，山峰）造成的与地表的“摩擦”；2.由于空气密度差异和气温变化的热效应空气气团垂直运动。这两种运动往往相互关联。

有关湍流的举例

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（图）当层流遇到障碍物时转变为湍流

香烟产生的烟。在最初的几厘米,烟的流场是层流,随着热空气的向上加速,烟就开始变得不稳定形成了湍流。与此类似，空气中污染的扩散就是由湍流主宰的。 F1赛车高速转弯时，前车尾部造成的湍流使后车前定风翼下压力损失约30%。如果距离前车太近，会造成转向不足。

 

参考资料

[1] 科技网 http://info.yqie.com/T/T1142.HTM