層流與湍流的本質區別

簡要回答

本質區別是：層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動；層流是流體流動時，如果流體質點的軌跡是有規則的光滑曲線，沒有這種性質的流動則為湍流。

有少部分同學在學習到層流和湍流這兩個物理學概念時，對這兩個概念不知道如何正確區分，究竟層流和湍流的本質區別是什麼呢？下面讓我們一起去了解吧。

詳細內容

層流是流體的一種流動狀態。流體在管內流動時，其質點沿着與管軸平行的方向作平滑直線運動。此種流動稱為層流或滯流，亦有稱為直線流動的。流體的流速在管中心處最大，其近壁處最小。管內流體的平均流速與最大流速之比等於0.5，根據雷諾實驗，當雷諾準數Re<2320時，流體的流動狀態為層流。

湍流是流體的一種流動狀態。當流速很小時，流體分層流動，互不混合，稱為層流，也稱為穩流或片流；逐漸增加流速，流體的流線開始出現波浪狀的擺動，擺動的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流況稱為過渡流。

當流速增加到很大時，流線不再清楚可辨，流場中有許多小漩渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動，還有混合。這時的流體作不規則運動，有垂直於流管軸線方向的分速度產生，這種運動稱為湍流，又稱為亂流、擾流或紊流。

1959年J.欣策曾對湍流下過這樣的定義：湍流是流體的不規則運動，流場中各種量隨時間和空間座標發生紊亂的變化，然而從統計意義上説，可以得到它們的準確的平均值。

大多數學者認為應該從納維－斯托克斯方程出發研究湍流。湍流對很多重大科技問題極為重要，因此，近幾十年所採取的做法是針對具體一類現象建立適合它特點的具體的力學模型。例如，只適用於附體流的湍流模型；只適用於簡單脱體然後又附體的流動；只適用於翼剖面尾跡的或者只適用於激波和邊界層相互作用的湍流模型等等。湍流這個困難而又基本的問題，近年來日益受到了物理學界的重視。