
【化】 homogeneous turbulence
equality
【電】 uniformity
【化】 turbulence; turbulent flow
中文術語:均勻紊流
英文翻譯:Homogeneous Turbulence
定義:指流體運動中紊流(湍流)的統計特性在空間各點均保持一緻的流動狀态。其速度、壓力等物理量的統計平均值在空間上均勻分布,不隨位置變化,但瞬時值仍存在隨機脈動。
統計均勻性
紊流的時均速度、湍動能、雷諾應力等統計量在整個流場中恒定,不受空間位置影響。例如,在風洞實驗中滿足特定邊界條件時,可近似實現均勻紊流。
各向同性與各向異性
數學表達
通過雷諾平均納維-斯托克斯方程(RANS)描述,其湍動能輸運方程為:
$$ frac{partial k}{partial t} + overline{U_j} frac{partial k}{partial x_j} = mathcal{P} - varepsilon + frac{partial}{partial x_j} left[ left( frac{ u_t}{sigma_k} right) frac{partial k}{partial x_j} right]
$$
其中 (k) 為湍動能,(mathcal{P}) 為産生項,(varepsilon) 為耗散率(來源:Pope, Turbulent Flows)。
Tennekes, H. & Lumley, J. L. (1972). A First Course in Turbulence. MIT Press. (定義統計均勻性)
Pope, S. B. (2000). Turbulent Flows. Cambridge University Press. (RANS方程推導)
Mathieu, J. & Scott, J. (2000). An Introduction to Turbulent Flow. Cambridge University Press. (風洞實驗案例)
注:因未搜索到可直接引用的網頁鍊接,參考文獻僅标注經典學術著作。實際應用中建議通過學術數據庫(如Google Scholar)檢索具體章節内容。
均勻紊流是流體力學中結合了“均勻流”與“紊流”特性的流動狀态,需從以下兩方面綜合理解:
均勻流
指流動要素(如流速、壓強)沿流程不發生變化,流線為平行直線,過水斷面上的流速分布相同。例如直徑不變的直線管道中的水流。
紊流
流體質點運動軌迹混亂無序,存在渦體混摻現象,流速、壓強等參數具有時空隨機性。當雷諾數超過臨界值(如管道流動中Re>4000)時,層流會轉變為紊流。
均勻紊流屬于紊流的一種特殊類型,其核心特征是統計意義上的均勻性:
特征 | 普通紊流 | 均勻紊流 |
---|---|---|
流速分布 | 時均流速可能隨空間變化 | 時均流速在空間上均勻 |
能量耗散 | 粘性耗能+紊動耗能 | 以紊動耗能為主 |
典型場景 | 彎曲河道、變徑管道 | 長直管道、風洞試驗段 |
均勻紊流并非字面意義的“均勻”,而是紊流在特定條件下(如恒定邊界、充分發展段)表現出的統計均勻性。這種模型簡化了實際工程中複雜紊流的分析。
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