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第42章 层流到湍流

    回到房间,卓越洗过澡后,坐在桌子前打开电脑,看着一旁的本子,上面是聚会时记的关于湍流的知识,他将它们记到电脑中。

    【紊动机理是质点有规律地作分层流动,无论流动边界如何变化……】

    【介于上下临界雷诺数之间的流动为过渡段,这个阶段流动的重要特征是流动的不稳定性……】

    湍流又叫做紊流,湍流的形成,是从层流开始,也是流体流速最慢的时候,流速缓缓增大,到达一定流速时,是过渡流,流速再增大,达到一定流速时是湍流。

    判定层流、过渡流和湍流的流层是由雷诺数根据流体流速判定的,三种状态的过渡到达状态切换点时叫做临界点,也叫做临界雷诺数,比如层流到过渡流,之间状态切换的点就是临界雷诺数。

    而推动层流向过渡流和湍流前进的是紊动机理。

    卓越心道:“紊动机理到底是什么?”

    他上网查了些资料,但对于紊动机理理解的还是很模糊。

    会议开始时间是在十五号,今天是十三号,第二天他们还有一天空闲时间。

    但很多物理学家大部分都会提前两三天到来,卓越他们来的已经算迟的了,他们来到后会进行一些学术交流。

    毕竟像这样的聚会几年才有一次,所以机会很难得。

    第二天吃完早饭,方老对着院长和杨教授道:“你们自己去找人聚聚吧,我昨天晚上约了一些人,我要带卓越过去。”

    院长和杨教授点了点头。

    院长是研究材料的,杨教授以前是研究液晶的,之后就开始研究理论物理的物理弦振动。

    两人研究的领域不同,所以都有各自想聚的人。

    等到他们离开后,方老带卓越进入一个包间中,这个包间的所有人都是谈论流体力学的。

    流体力学是物理的一个领域,很多人把它作为自己主要研究方向,这类人被称为流体力学家。

    他们看到方老进来惊讶了一下,毕竟方老不是研究流体力学的,也从不和他们交谈流体力学。

    但他进来他们也没问,对方老点了点头,之后继续他们的交谈。

    方老带着卓越找个位置坐下,卓越拿出本子和笔记录自己认为重要的东西。

    此时,一位有着咖啡色肤色,面容粗旷,白色的头发有卷毛,看上去像印国的中年男子道:“湍流中的湍流微团的总运动是反向运动,流体微团的轨迹机器紊乱,变化时间很快,这种现象的运动会引起的动量、热量和质量的传递,其传递速率比层流高好几个数量级。”

    卓越心中一动,“湍流微团?”

    “所以说流体之所以从层流到湍流,是因为有湍流微团?”

    “有湍流微团,那么是不是也有过渡流微团和层流微团?”

    一位白人老头道:“我前段时间听说有人推导出N-S方程了,我们是不是加以考虑?”

    另一位白人老头道:“我也听说了,并且进行了研究,我发现它对湍流有很大的帮助,它可以计算出湍流瞬时速度、瞬时压力和平均法。”

    一位黄种人老头道:“如果这样的话,倒是对边界层有很大的帮助。”

    他看上去像一位岛国人。

    “嗯!”众人点头。

    卓越心道:“边界层?这是什么?”

    另一位黄种人老头道:“我在来之前,已经通过N-S方程计算出边界层厚度。”

    从他的穿着、形体和英语发音,看上去应该是寒国人。

    “速度边界层厚度、位移厚度、动量厚度和形状因子。”

    一位黑人老头道:“如果照这么说的话,倒是可以推导出边界层方程!”

    黄种人老头点头道:“是的,我相信不久我就能出一篇关于边界层方程的论文了,这又是我们对湍流研究的一大进步。”

    其余很多人目光闪烁,心中很意动,他们也想出一篇关于边界层方程的论文。

    作为科学家,不仅是科学的未知让他们深深着迷,并且当学术研究到一定地步的时候可以名利双收。

    每一次当有对某一领域有影响的论文出现时,发表者都会让更多的人记住。

    但是他们心中长叹,要是早对N-S研究就好了,他们也能发表边界层方程。

    可是现在时间来不及了,看样子只能让这位寒国人发表了。

    “边界层方程?我是不是也可以发表,毕竟论对N-S方程的了解,应该没人超过我。”

    “但首先我要搞懂什么是边界层!”

    “大家都知道,层流到湍流的过程,不仅是因为湍流微团,还有紊动应力。”

    卓越心道:“紊动应力?”

    短短时间,他听到了许多陌生的词汇,让他学会了许多知识。

    方老在这坐了一个多小时,然后让一个认识的人照顾一下卓越,之后他就出去了。

    又是一天的聚会,还是和昨晚一样,吃饭都在包间里吃,直到晚上十点才结束。

    卓越听的却是意犹未尽。

    回到房间后,他就查边界层的信息。

    “原来是这东西!”卓越道。

    所谓边界层,就是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层,又称流动边界层、附面层。

    所谓高雷诺数就是大于4000的雷诺数被称为高雷诺数。

    他又查了湍流微团。

    片刻后他笑道:“还真有层流微团,也有过渡层微团,但一般都叫做湍流微团,或者流体微团。”

    “微团具有随机性,因为这种随机运动才使得流体的运动。”

    “所以说,紊动机理中最重要的是湍流微团,只要搞懂湍流微团,差不多也就搞紊动机理。”

    “再看看什么叫紊动应力。”

    很快,他就查到了。

    紊动应力又称为雷诺应力,它是由脉动流引起的切应力,是产生再紊动水流流体内部的切应力。

    漩涡的垂向运动使素流中各水层的性质可以不断进行交换,其中动量的交换产生素动应力,从而决定了平均流速场,通过动量交换的过程,水层间动量交换的结果所以会产生剪力。

    “所以说紊动应力的切应力产生漩涡,给流体带来动力,使得流体从层流不断向湍流前进。”

    “那么紊动机理中就不是湍流微团最重要,而是紊动应力。”

    “因为有紊动应力,才产生湍流微团,才使得流体运动。”

    卓越吐出一口气,脑海中整理出近段时间对湍流的学习。

    许久后,他心道:“要想推导出湍流方程,必须知道流体的三种状态,雷诺数是判定流体的三种状态,之后知道紊动机理,紊动机理里包含紊动应力和湍流微团,然后要知道雷诺临界点和边界层,靠边界层和N-S方程可推导出边界层方程,这应该就是流体从层流到湍流的整个过程。”

    “最后就可推导出湍流方程!”