«Турбулентное течение»

(от лат. turbulentus — бурный, беспорядочный)

форма течения жидкости или газа, при которой их элементы совершают неупорядоченные, неустановившиеся движения по сложным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию между слоями движущихся жидкости или газа (см. Турбулентность). Наиболее детально изучены Т. т. в трубах, каналах, пограничных слоях около обтекаемых жидкостью или газом твёрдых тел, а также так называемых свободные Т. т. — струи (См. Струя), следы за движущимися относительно жидкости или газа твёрдыми телами и зоны перемешивания между потоками разной скорости, не разделёнными какими-либо твёрдыми стенками. Т. т. отличаются от соответствующих ламинарных течений (См. Ламинарное течение) как своей сложной внутренней структурой (рис. 1), так и распределением осреднённой скорости по сечению потока и интегральными характеристиками — зависимостью средней по сечению или максимальной скорости, расхода, а также коэффициента сопротивления от Рейнольдса числа (См. Рейнольдса число)Re. Профиль осреднённой скорости Т. т. в трубах или каналах отличается от параболического профиля соответствующего ламинарного течения более быстрым возрастанием скорости у стенок и меньшей кривизной в центральной части течения (рис. 2). За исключением тонкого слоя около стенки профиль скорости описывается логарифмическим законом (то есть скорость линейно зависит от логарифма расстояния до стенки). Коэффициент сопротивления λ=8τ_w /ρv²_cp (где τ_w — напряжение трения на стенке, ρ — плотность жидкости, v_cp — её скорость, средняя по сечению потока) связан с Re соотношением

λ^–1/2=(1/ x√8 ) In (λ^1/2Re)+ B,

где x и В — числовые постоянные.

В отличие от ламинарных пограничных слоев (См. Пограничный слой), турбулентный пограничный слой обычно имеет отчётливую границу, беспорядочно колеблющуюся со временем (в пределах 0,4 δ — 1,2 δ, где δ — расстояние от стенки, на котором осреднённая скорость равна 0,99 v, a v — скорость вне пограничного слоя). Профиль осреднённой скорости в пристенной части турбулентного пограничного слоя описывается логарифмическим законом, а во внешней части скорость растет с удалением от стенки быстрее, чем по логарифмическому закону. Зависимость λ от Re здесь имеет вид, аналогичный указанному выше.

Струи, следы и зоны перемешивания обладают приблизительно автомодельностью: в каждом сечении х = const любого из этих Т. т. на не слишком малых расстояниях х от начального сечения можно ввести такие масштабы длины и скорости L(x) и v(x), что безразмерные статистические характеристики гидродинамических полей (в частности, профили осреднённой скорости), полученные при применении этих масштабов, будут одинаковыми во всех сечениях.

В случае свободных Т. т. область пространства, занятая завихренным Т. т., в каждый момент времени имеет чёткую, но очень неправильную форму границ, вне которых течение потенциально. Зона перемежающейся турбулентности оказывается здесь значительно более широкой, чем в пограничных слоях.

Лит. см. при ст. Турбулентность.

А. С. Монин.

Рис. 1. Турбулентное течение.

Рис. 2. Профиль осреднённой скорости: а — при ламинарном, б — при турбулентном течении.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ (от лат turbulentus - бурный - беспорядочный), течение жидкости или газа, при котором частицы жидкости совершают неупорядоченные, хаотические движения по сложным траекториям, а скорость, температура, давление и плотность среды испытывают хаотические флуктуации. Турбулентное течение устанавливается при Рейнольдса числах Re, больших некоторого критического Reкр, и отличается от ламинарного течения интенсивным перемешиванием, теплообменом, большими значениями коэффициента трения и пр. В природе и технике большинство течений жидкостей и газов - турбулентные течения.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ (от латинского turbulentus - бурный, беспорядочный), течение жидкости или газа, при котором частицы жидкости совершают неупорядоченные, хаотические движения по сложным траекториям, а скорость, температура, давление и плотность среды испытывают хаотические флуктуации. Отличается от ламинарного течения интенсивным перемешиванием, теплообменом, большими значениями коэффициент трения и пр. В природе и технике большинство течений жидкости и газов - турбулентные течения.

turbulent flow, turbulent motion, turbulent stream

turbulent flow, turbulent motion, turbulent stream

ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ

(от лат. turbulentus — бурный, беспорядочный), форма течения жидкости или газа, при к-рой их элементы совершают неустановившиеся движения по сложным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию между слоями жидкости или газа (см. ТУРБУЛЕНТНОСТЬ). Наиболее детально изучены Т. т. в трубах, каналах, пограничных слоях около обтекаемых жидкостью или газом тв. тел, а также т. н. свободные Т. т.— струи, следы за движущимися относительно жидкости или газа тв. телами и зоны перемешивания между потоками разной скорости, не разделёнными к.-л. тв. стенками. Т. т. в каждом из перечисленных случаев отличается от соответствующего ему ламинарного течения как своей сложной внутр. структурой (рис. 1), так и распределением

Рис. 1. Турбулентное течение.

осреднённой скорости по сечению потока (рис. 2) и интегральными хар-ками — зависимостью средней по сечению или макс. скорости, расхода, а также коэфф. сопротивления от Рейнольдса числа Re, Профиль осреднённой скорости Т. т. в трубах или каналах отличается от параболич. профиля соответствующего ламинарного течения более быстрым возрастанием скорости у стенок и меньшей

Рис. 2. Профиль осреднённой скорости: а — при ламинарном течении; б — при турбулентном течении.

кривизной в центр. части течения. За исключением тонкого слоя около стенки профиль скорости описывается логарифмич. законом (т. е. скорость линейно зависит от логарифма расстояния до стенки). Коэфф. сопротивления l=8tw/rv2cp (где tw — напряжение трения на стенке, r — плотность жидкости, vср — средняя по сечению скорость потока) связан с Re соотношением:

l1/2 = (1/c?8) ln (l1/2Re)+B,

где c. и B — числовые постоянные. В отличие от ламинарных пограничных слоев, турбулентный пограничный слой обычно имеет отчётливую границу, беспорядочно колеблющуюся со временем (в пределах 0,4 б — 1,2d, где d — расстояние от стенки, на к-ром осреднённая скорость равна 0,99 v, a v — скорость вне пограничного слоя). Профиль осреднённой скорости в пристенной части турбулентного пограничного слоя описывается логарифмич. законом, а во внеш. части скорость растёт с удалением от стенки быстрее, чем по логарифмич. закону. Зависимость l от Re здесь имеет вид, аналогичный указанному выше.

Струи, следы и зоны перемешивания обладают приблизит. автомодельностью: в каждом сечении c=const любого из этих Т. т. на не слишком малых расстояниях х от нач. сечения можно ввести такие масштабы длины и скорости L(x) и v(x), что безразмерные статистич. хар-ки гидродинамич. полей (в частности, профили осреднённой скорости), полученные при применении этих масштабов, будут одинаковыми во всех сечениях.

В случае свободных Т. т. область пр-ва, занятая завихрённым Т. т., в каждый момент времени имеет чёткую, но очень неправильную форму границ, вне к-рых течение потенциально. Зона перемежающейся турбулентности оказывается здесь значительно более широкой, чем в пограничных слоях.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ, в физике - движение текучей среды, при котором происходит беспорядочное перемещение ее частиц. Характерно для жидкости или газа с высоким ЧИСЛОМ РЕЙНОЛЬДСА. см. также ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ.

турбуле́нтное тече́ние

(от лат. turbulentus — бурный, беспорядочный), течение жидкости или газа, при котором их частицы совершают неупорядоченные, хаотические движения по сложным траекториям, что приводит к перемешиванию слоёв. Скорость, температура, давление и плотность среды испытывают хаотические флуктуации. Турбулентное течение устанавливается при Рейнольдса числах Re, бо́льших некоторого критического Re_кр, и отличается от ламинарного течения интенсивным перемешиванием, теплообменом, бо́льшими значениями коэффициента трения и пр. В природе и технике большинство течений жидкостей и газов — турбулентные течения.

* * *

ТУРБУЛЕ́НТНОЕ ТЕЧЕ́НИЕ (от лат turbulentus — бурный, беспорядочный), течение жидкости или газа, при котором частицы жидкости совершают неупорядоченные, хаотические движения по сложным траекториям, а скорость, температура, давление и плотность среды испытывают хаотические флуктуации(см. ФЛУКТУАЦИИ). Турбулентное течение устанавливается при Рейнольдса числах(см. РЕЙНОЛЬДСА ЧИСЛО) Re, больших некоторого критического Re_кр, и отличается от ламинарного течения(см. ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ) интенсивным перемешиванием, теплообменом, большими значениями коэффициента трения и пр. В природе и технике большинство течений жидкостей и газов — турбулентные течения.

(от лат. turbulentus - бурный, беспорядочный * a.turbulent flow; н.Wirbelstromung; ф.ecoulement turbulent, ecoulement tourbillonnaire; и.flujo turbulento, corriente turbulenta) - движение жидкости или газа, при котором образуются и разрушаются вихри различных размеров.

T. т. возникает при движении жидкости (газа) вблизи твёрдых поверхностей (пристеночная турбулентность) или при взаимодействии струй жидкости (газа) друг c другом (свободная турбулентность). B природе и технике T. т. встречается часто. Движения газов в атмосфере планет, плазмы в космич. объектах, воды в реках, морях и океанах имеют турбулентный характер. Движение разл. сред в трубопроводах, соплах двигателей, насосах и др. устройствах тоже, как правило имеют турбулентную структуру. При T. т. молекулы вовлекаются в согласованное движение c разл. пространственными и временными масштабами. При этом существенно увеличивается способность турбулентного потока к переносу разл. субстанций и ускорению хим. реакций. B этом смысле при T. т. составляющие структуры потока взаимодействуют в большей степени, чем при Ламинарном течении.B. И. Mарон.

(от лат. turbulentus - бурный, беспорядочный) течение жидкости (или газа), при к-ром частицы жидкости совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям. При Т. т. скорость жидкости и её давление в каждой точке потока хаотически изменяются. В отличие от ламинарного течения, при Т. т. происходит интенсивное перемешивание движущейся жидкости. Т. т. возникает в результате потери устойчивости ламинарного течения, наступающей при значениях Рейнольдса числа выше критического, характерного для данных условий течения. Напр., при течении жидкостей в круглых трубах Re_K ~ 2300.

ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ — вид течения жидкости (или газа), при котором их малые объёмные элементы совершают неустановившиеся движения по сложным беспорядочным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию слоёв жидкости (или газа). Т. т. возникает в результате потери устойчивости ламинарного течения (см.), когда отношение сил инерции (см.) к силам вязкости (см.) (так называемый критерий (число) Рейнольдса) превзойдёт некоторое критическое значение, характерное для определённых конкретных условий. (См. турбулентность.)