난류 유체 흐름. 난류 유체 흐름

난류 구조.난류 유체 운동의 독특한 특징은 흐름에서 입자의 무질서한 운동입니다. 그러나 이 경우 그러한 규칙에서 약간의 규칙성을 관찰할 수 있습니다.

움직임. 측정 지점의 속도 변화를 기록할 수 있는 장치인 온도 습도계의 도움으로 속도 곡선을 그릴 수 있습니다. 충분한 기간의 시간 간격을 선택하면 특정 수준 주변에서 속도 변동이 관찰되고 다른 시간 간격을 선택할 때 이 수준이 일정하게 유지된다는 것이 밝혀졌습니다. 주어진 시간에 주어진 지점에서의 속력의 크기를 순간 속력이라고 한다. 시간에 따른 순간 속도 변화 그래프 유 (t)그림에 나와 있습니다. 속도곡선에서 일정한 시간구간을 선택하고 속도곡선을 적분하여 평균값을 구하면 이 값을 평균속도라 한다

순간 속도와 평균 속도의 차이를 리플 속도라고 합니다. 그리고".

다른 시간 간격에서 평균 속도 값이 일정하게 유지되면 이러한 유체의 난류 운동은 일정할 것입니다.

불안정한 난류 운동으로 유체, 평균 속도 값은 시간에 따라 다릅니다.

유체 맥동은 흐름에서 유체 혼합을 유발합니다. 혼합 강도는 알려진 바와 같이 레이놀즈 수에 따라 달라집니다. 유체 이동 속도에 대한 다른 조건을 유지하면서. 따라서 특정 스레드에서

액체 (액체의 점도와 단면의 치수는 기본 조건에 의해 결정됨) 움직임의 특성은 속도에 따라 다릅니다. 난류의 경우 이것이 중요합니다. 따라서 유체의 주변 층에서 속도는 항상 최소가 될 것이며 이러한 층의 운동 모드는 자연스럽게 다음과 같을 것입니다. 층류. 임계값으로 속도가 증가하면 유체 흐름 영역이 층류 영역에서 난류 영역으로 변경됩니다. 저것들. 실제 흐름에서는 층류 및 난류 모드가 모두 존재합니다.

따라서 유체 흐름은 층류 영역(채널 벽에 있음)과 난류 흐름 코어(중앙에 있음)로 구성되며, 난류 흐름의 중심까지의 속도 때문에

전류가 빠르게 증가하고 주변 층류 층의 두께는 대부분 중요하지 않으며, 당연히 층 자체를 층류 필름이라고 하며, 그 두께는 유체 이동 속도에 따라 다릅니다.

유압식으로 매끄럽고 거친 파이프.파이프 벽의 상태는 난류에서 유체의 거동에 상당한 영향을 미칩니다. 그래서 층류 운동으로 액체는 천천히 그리고 부드럽게 움직이며 도중에 작은 장애물 주위를 조용히 흐릅니다. 이 경우 발생하는 국부적 저항은 무시할 수 있을 정도로 무시할 수 있습니다. 그러나 난류에서는 이러한 작은 장애물이 액체의 와류 운동의 원인이 되어 층류에서 무시했던 이러한 작은 국부 수력 저항을 증가시킵니다. 불규칙성은 파이프 벽의 작은 장애물입니다. 이러한 불규칙성의 절대값은 파이프 처리의 품질에 따라 다릅니다. 수력학에서 이러한 불규칙성을 거칠기 능선이라고하며 문자로 표시합니다.

층류 필름의 두께와 거칠기 돌기의 크기의 비율에 따라 흐름에서 액체의 움직임 특성이 변경됩니다. 거칠기 돌기의 크기에 비해 층류 막의 두께가 큰 경우(, 거칠기 돌기는 층류 막과 유동의 난류 코어에 침지되어 있어 접근 불가(그의 존재는 영향을 미치지 않음) 이러한 파이프를 수력학적으로 평활하다고 합니다.(그림의 Scheme 1) 거칠기 돌출부의 크기가 층류 필름의 두께를 초과하면 필름의 연속성이 상실되고 거칠기 돌출부가 수많은 소용돌이의 원인이 됩니다. 유체 흐름 전체에 상당한 영향을 미칩니다. 이러한 파이프를 수력학적으로 거친(또는 단순히 거친)이라고 합니다(그림의 Scheme 3). 거칠기 돌출부가 두께에 비례할 때 파이프 벽 거칠기의 중간 유형도 있습니다. 층류 필름(그림의 반응식 2).

이진 필름은 경험적 방정식을 기반으로 추정할 수 있습니다.

난류의 전단 응력.난류 유동에서 전단 응력의 크기는 층류 유동보다 커야 합니다. 유체 혼합으로 인한 추가 전단 응력은 점성 유체가 파이프를 따라 이동할 때 결정되는 전단 응력에 추가되어야 합니다.

이 과정을 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. 난류에서 액체 입자가 파이프 축을 따라 일정한 속도로 이동하는 경우 그리고동일한 액체 입자가 맥동 속도와 같은 속도로 한 액체 층에서 다른 층으로 수직 방향으로 동시에 이동합니다. 그리고.초등학교 부지를 선택하자 DS,파이프 축에 평행합니다. 이 플랫폼을 통해 액체는 맥동 속도로 한 층에서 다른 층으로 이동하는 반면 액체의 유속은 다음과 같습니다.

액체 질량 DM r,시간에 사이트를 가로질러 이동 dt할 것이다:

맥동 속도의 수평 성분으로 인해 그들의이 질량은 새로운 유체 층에서 운동량의 증가를 받습니다. 디엠,

액체의 오버플로가 더 빠른 속도로 움직이는 층으로 수행되면 결과적으로 운동량의 증가는 힘의 충격에 해당합니다 dT,액체의 움직임과 반대 방향, 즉 속도 그들의:

^

평균 속도 값의 경우:

액체 입자가 한 층에서 다른 층으로 이동할 때 새 층의 속도를 즉시 획득하지 않고 일정 시간이 지난 후에야 획득할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 이 시간 동안 입자는 혼합 경로의 길이라고 하는 특정 거리에서 새 레이어로 더 깊숙이 들어갈 시간을 갖습니다.

이제 점에 위치한 액체 입자를 고려하십시오. ㅏ이 입자가 인접한 액체 층으로 이동하고 혼합 경로의 길이만큼 깊어집니다. 지점에서 끝났다 V.그러면 이 점들 사이의 거리는 /와 같을 것입니다. 점에서 유체의 속도가 ㅏ평등할 것이다 그리고,그런 다음 해당 지점의 속도

V와 같을 것입니다.

속도 맥동이 액체 부피의 속도 증가에 비례한다고 가정합시다. 그 다음에:

결과적인 종속성은 Prandtl 공식이라고 하며 층류 유체 운동에 대한 점성 마찰의 법칙 뿐만 아니라 난류 마찰 이론의 법칙입니다. 마지막 종속성을 다음 형식으로 다시 작성해 보겠습니다.

여기서 난류 교환 계수라고 하는 계수

Newton과 Prandtl 이론의 기초의 일반성을 강조하는 동적 점도 계수의 역할을 합니다. 이론적으로 총 전단 응력은 다음과 같아야 합니다.

* "

그러나 등식의 오른쪽에 있는 첫 번째 항은 두 번째 항에 비해 작으며 그 값은 무시할 수 있습니다.

난류의 단면에 대한 속도 분포입니다.난류 유체 흐름의 평균 속도 값을 관찰한 결과 난류의 평균 속도 도표가 섹션은 평균 속도와 같습니다. 난류 흐름(그림 1)과 층류 흐름의 속도 다이어그램을 비교하면 리빙 섹션의 속도 분포가 실질적으로 균일하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 흐름의 단면에 대한 전단 응력의 변화 법칙이 대수 법칙에 가깝다는 것은 Prandtl의 작업에 의해 확립되었습니다. 몇 가지 가정 하에서: 무한 평면을 따라 흐르는 흐름과 표면의 모든 점에서 접선 응력의 동일성

통합 후:

마지막 표현식은 다음으로 변환됩니다.

Prandtl의 이론을 발전시키면서 Nikuradze와 Reichardt는 원형 파이프에 대해 유사한 관계를 제안했습니다.

난류 유체 흐름에서 마찰 수두 손실.수압적으로 매끄러운 파이프에서 마찰 수두 손실 계수를 결정하는 문제를 연구할 때 이 계수는 전적으로 레이놀즈 수에 의존한다는 결론에 도달할 수 있습니다. 마찰 계수를 결정하기 위한 알려진 실험 공식이 있으며 가장 널리 사용되는 것은 Blasius 공식입니다.

수많은 실험의 데이터에 따르면 Blasius 공식은 1-10 5까지의 레이놀즈 수 값 내에서 확인됩니다. Darcy 계수를 결정하는 또 다른 일반적인 경험식은 P.K입니다. 코나코프:

포뮬러 PK Konakova는 수백만의 레이놀즈 수 값까지 적용 범위가 더 넓습니다. G.K의 공식 필로넨코:

압력 손실이 관벽의 거칠기에 의해서만 결정되고 속도에 의존하지 않는 영역에서 거친 관을 통한 액체의 이동 연구

유체 운동, 즉 Reynolds 수에서 Prandtl과 Nikuradze가 수행했습니다. 인공 거칠기가 있는 모델에 대한 실험 결과, 유체 흐름의 2차 영역이라고 하는 이 영역에 대한 Darcy 계수에 대한 종속성이 설정되었습니다.

(라틴어 turbulentus - 폭풍우가 많은, 무질서한), 액체 또는 기체 흐름의 형태로, 해당 요소가 복잡한 궤적을 따라 불안정한 움직임을 만들어 액체 또는 기체 층 사이에 집중적인 혼합을 유도합니다(난류 참조). 가장 철저하게 연구된 T. t. 파이프, 채널, 유선형 액체 또는 기체 고체 근처의 경계층. 신체뿐만 아니라 소위. 자유 T. t - 제트, 액체 또는 기체에 대해 움직이는 고체의 흔적. K.-L에 의해 분리되지 않은 다른 속도의 스트림 사이의 본체 및 혼합 영역. TV 벽. T. t. 나열된 각 경우에서 복잡한 int로 해당 층류와 다릅니다. 구조(그림 1) 및 분포

쌀. 1. 난류.

흐름 단면에 대한 평균 속도(그림 2) 및 적분 특성 - 단면 또는 최대에 대한 평균의 의존성. 속도, 유량 및 계수. 레이놀즈 수 Re의 저항, 파이프 또는 채널에서 T의 평균 속도 프로파일은 포물선과 다릅니다. 벽에서 속도가 더 빠르게 증가하고 더 낮아진 해당 층류의 프로파일

쌀. 2. 평균 속도의 프로파일: a - 층류 유동; b - 난류와 함께.

중심으로 곡률. 흐름의 일부. 벽 근처의 얇은 층을 제외하고 속도 프로파일은 로그로 설명됩니다. 법칙(즉, 속도는 벽까지의 거리의 로그에 선형적으로 의존함). 저항 l = 8tw / rv2cp(여기서 tw는 벽의 마찰 응력, r은 액체 밀도, vav는 단면에 대한 평균 유속)은 다음 비율로 Re와 관련됩니다.

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

어디서 c. B는 숫자 상수입니다. 층류 경계층과 달리 난류 경계층은 일반적으로 시간에 따라 무작위로 변동하는 뚜렷한 경계를 가지고 있습니다(0.4b - 1.2d 이내, 여기서 d는 평균 속도가 0.99v, av는 외부 속도입니다. 경계층). 난류 경계층의 벽 근처 부분에서 평균 속도의 프로파일은 로그로 설명됩니다. 법과 외부. 속도의 일부는 로그보다 빠르게 벽으로부터의 거리에 따라 증가합니다. 법. 여기서 Re에 대한 l의 의존성은 위에 표시된 것과 유사한 형태를 갖습니다.

제트, 트레이스 및 혼합 영역에는 대략적인 범위가 있습니다. 자기 유사성: 각 섹션에서 c = 시작에서 너무 작은 거리 x에서 이러한 T. t.의 const. 섹션에서 무차원 통계적 길이와 속도 L(x) 및 v(x)의 척도를 도입할 수 있습니다. 하키 유체역학. 이러한 척도를 사용하여 얻은 필드(특히 평균 속도의 프로파일)는 모든 섹션에서 동일합니다.

자유 T. t.의 경우 와류가 차지하는 생산 영역 T. t. 매 순간에 경계의 명확하지만 매우 불규칙한 모양을 가지며 외부에서 흐름이 잠재적 . 간헐적 난류 영역은 경계층보다 여기에서 훨씬 더 넓은 것으로 판명되었습니다.

물리적 백과 사전. - M .: 소비에트 백과 사전..1983 .

난류

액체나 기체의 흐름의 형태로 수많은 과정에서 존재로 인해 절단이 있습니다. 소용돌이 12월 액체 입자의 크기는 무질서합니다. 복잡한 궤적을 따라 불안정한 움직임(참조. 난기류),부드러운 준평행 입자 궤적을 가진 층류와 대조적입니다. T. t. 정의될 때 관찰됩니다. 조건(충분히 큰 레이놀즈 수) 파이프, 채널, 액체 또는 기체에 대해 상대적으로 움직이는 고체 표면 근처의 경계층, 이러한 몸체 뒤의 트랙, 제트, 다양한 속도의 흐름 사이의 혼합 영역 및 다양한 자연 조건.

T. t. 입자 운동의 특성뿐만 아니라 흐름 단면에 대한 평균 속도 분포, 평균 또는 최대의 의존성에서도 층류와 다릅니다. 속도, 유량 및 계수. 레이놀즈 수의 저항 답장,훨씬 더 높은 강도의 열과 물질 전달.

T. t.의 평균 속도 프로파일은 파이프와 채널에서 포물선과 다릅니다. 축에서 더 작은 곡률을 갖고 벽에서 더 빠른 속도 증가를 갖는 층류의 프로파일, 여기서 얇은 점성 하위층을 제외하고(다음 순서의 두께 V- 점도, - "마찰 속도", t-난류 마찰 응력, r-밀도) 속도 프로파일은 범용 답장로그. 법으로:

어디 와이 0은 매끄러운 벽과 같으며 거친 결절의 높이에 비례합니다.

난류 경계층은 층류와 대조적으로 일반적으로 뚜렷한 경계를 가지며 한계 내에서 시간에 따라 불규칙하게 변동합니다. 이 영역에서 속도는 로그보다 더 빠르게 벽으로부터의 거리에 따라 증가합니다. 법.

제트, 트레이스 및 혼합 영역에는 대략적인 범위가 있습니다. 자기 유사성: 거리에 따라 엑스처음부터. 단면 길이 축척 엘처럼 자라다 x t,그리고 속도의 척도 유로 감소 x -n,벌크 제트의 경우 t = n = 1, 평면용 티=1, N= 1/2, 체적 추적의 경우 티= 1/3, N= 2/3, 플랫 트랙의 경우 m = n = 1/2,믹싱 존용 m = 1, n = 0. 여기에서 난류 영역의 경계도 뚜렷하지만 모양이 불규칙하고 경계층보다 더 넓게 변동합니다. 평평한 후류 - 내(0.4-3.2) 엘.

켜짐: Landau L.D., Lifshits E.M., 연속 매체 역학, 2판, 모스크바, 1954년; Loytsyansky L.G., 액체 및 기체 역학, 6판, M., 1987; Townsend A.A., 횡전단이 있는 난류의 구조, trans. 영어, M., 1959에서; Abramovich GN, 난류 제트 이론, M., 1960; Monin A.S., Yaglom A.M., Statistical Hydromechanics, 2nd ed., P. . 1, SPb., 1992. AS 모닌.

물리적 백과사전. 5권으로. - M .: 소비에트 백과 사전.수석 편집자 A.M. Prokhorov.1988 .

난류는 유체 혼합, 속도 및 압력의 변동이 특징입니다.

쌀. 8.1. 난류의 속도 리플

속도는 평균 주위에서 무작위로 변동합니다. v OSR이 경우 일정하게 유지되는 시간 값. 난류는 입자의 궤적뿐만 아니라 속도와 압력의 값이 시간에 따라 변하기 때문에 항상 불안정합니다.

난류 흐름에서 속도 분포는 더 균일하고 벽 근처에서 속도 증가는 층류 흐름보다 더 가파르다.

쌀. 8.2. 층류의 속도 프로파일

그리고 난류

난류에서는 흐름의 계층화가 없고 액체의 혼합이 발생하기 때문에 이 경우 뉴턴의 마찰 법칙은 전체 전단 응력의 작은 부분만을 나타냅니다.

액체의 혼합과 횡방향으로의 지속적인 운동량 전달로 인해, 전단응력 τ 0 난류 흐름의 파이프 벽에서 층류보다 훨씬 높습니다. 이와 관련하여 파이프의 난류 유체 흐름 중 에너지 손실도 층류 흐름의 에너지 손실과 다릅니다.

쌀. 8.3. 의존 V그리고 큐

난류 흐름의 복잡성과 분석 연구의 어려움으로 인해 아직 이에 대한 충분히 엄격하고 정확한 이론이 없습니다.

실제 계산에서 난류 운동은 순간이 아니라 시간 평균 속도로 설명됩니다.

여기서 T는 평균 간격입니다.

그 차이를 리플 속도라고 합니다.

속도의 맥동 성분(첨가제)을 평가하기 위해 맥동 첨가제의 평균 제곱근 편차와 동일한 표준이 도입됩니다.

난류의 정도(강도)는 속도의 맥동 성분(덧셈)의 제곱 평균 편차(주어진 지점에서 평균된 국부 속도에 대한 수직 평균에 대한 최대 속도로 생활 영역에 대한 평균). 일반적으로 특성 속도는 평균 유속, 주어진 지점에서의 평균 국부 속도 또는 동적 속도로 취합니다.

여기서 R은 유압 반경입니다.

J - 유압 경사.

연구에 따르면 난류 운동에서 맥동 속도를 설명하기 위한 가장 일반적인 결과는 동적 속도를 속도 척도로 취하는 경우 얻을 수 있습니다.

예를 들어, 원형 단면의 직선 원통형 파이프(축대칭 흐름)의 유체 흐름을 고려하십시오. 난류 운동 모드에서 파이프의 흐름 구조는 일반적으로 대략적인 2층 구조(모델)로 표시됩니다. 단단한 벽에서 맥동을 포함한 속도는 0과 같습니다. 뉴턴의 점성 마찰 법칙에 따라 계산된 전단 응력이 지배적인 영향을 미치는 단단한 벽 근처에 매우 얇은 층이 있습니다. 따라서 고려 중인 층을 점성 유동 하위층이라고 합니다.

점성 서브레이어 내에서 속도는 벽의 0에서 레이어 경계의 특정 값까지 선형적으로 증가합니다. 이전에는 이 얇은 층 내에서 움직임이 완전히 층류이고 속도, 압력, 전단 응력의 맥동이 없다고 믿었으므로 층류 하위층(필름)이라고 했습니다.

파이프 단면의 나머지 부분은 강한 속도 맥동과 액체 입자의 혼합이 발생하는 흐름의 난류 코어가 차지하는 것으로 간주됩니다.

비압축성 유체의 난류 비정상 운동의 경우 평균 속도로 표현된 운동 방정식을 레이놀즈 방정식이라고 하며 다음과 같은 형식을 갖습니다.

x축에 투영:

레이놀즈 방정식에 포함된 유형의 양을 난류 응력이라고 합니다. 이들과 변형률 사이의 연결은 반실증적 난류 이론(M. Boussinesq의 가설, L. Prandtl의 가설, J. Taylor의 가설, T. Karman의 가설 등)의 기초를 형성하는 가설을 기반으로 설정됩니다. 대부분의 경우 파이프 내 유체의 난류와 관련된 실제 계산을 위해 유체역학적 유사성 이론에 기초하여 체계화된 실험 데이터를 사용합니다.

원형 파이프의 난류 수두 손실에 대한 주요 계산 공식은 Darcy - Weisbach 공식이라고 하는 실험 공식이며 다음과 같은 형식을 갖습니다.

이 기본 공식은 난류 및 층류 모두에 적용됩니다. 차이는 계수 값에만 있습니다 .

스톡스 나비에

실린더 주위를 흐를 때 소용돌이 거리

난기류, 구식입니다. 난기류(위도. 난기류- 폭풍우 치는, 무질서한), 난류- 이 현상은 매질에서 액체 또는 기체의 흐름 강도가 증가함에 따라 외부의 임의의 힘이 없이도 수많은 비선형 프랙탈 파동과 다양한 크기의 일반 선형 파동이 자발적으로 형성된다는 사실로 구성됩니다. 매체 및 / 또는 존재를 방해합니다. 이러한 흐름을 계산하기 위해 다양한 난류 모델이 생성되었습니다.

난류는 1883년 영국 엔지니어인 레이놀즈가 파이프의 비압축성 물의 흐름을 연구하던 중 실험적으로 발견했습니다.

민간 항공에서 높은 난기류 영역에 들어가는 것을 에어 포켓이라고 합니다.

순간적인 흐름 매개변수(속도, 온도, 압력, 불순물 농도)는 동시에 평균값 주위에서 무작위로 변동합니다. 진동 주파수(또는 푸리에 스펙트럼)에 대한 진폭 제곱의 의존성은 연속 함수입니다.

난류 발생을 위해서는 Boltzmann 또는 Navier-Stokes 또는 경계층의 운동 방정식을 따르는 연속 매체가 필요합니다. Navier-Stokes 방정식(질량 보존 방정식 또는 연속 방정식도 포함)은 연습에 충분한 정확도로 난류 흐름 세트를 설명합니다.

난류는 일반적으로 특정 임계 레이놀즈 및/또는 레일리 수가 초과될 때 발생합니다(특정 경우에 일정한 밀도 및 파이프 직경 및/또는 매체의 외부 경계 온도에서의 유속).

특정한 경우에, 액체와 기체의 많은 흐름, 다상 흐름, 액정, 양자 보스 및 페르미 액체, 자성 유체, 플라즈마 및 모든 연속 매체(예: 모래, 흙, 금속)에서 관찰됩니다. 난기류는 초유체 헬륨, 중성자 별, 사람의 폐, 심장 내 혈액의 움직임, 난기류 (소위 진동) 연소 중에 별이 폭발하는 동안에도 관찰됩니다.

이것은 매질의 인접한 영역이 서로를 따르거나 관통할 때, 압력 강하가 있거나 중력이 있을 때, 또는 매질의 영역이 통과할 수 없는 표면 주위를 흐를 때 자발적으로 발생합니다.

강력한 임의의 힘이 있을 때 발생할 수 있습니다. 일반적으로 외부 임의의 힘과 중력이 동시에 작용합니다. 예를 들어, 지진이나 돌풍이 부는 동안 눈의 흐름이 격렬한 산에서 눈사태가 떨어집니다.

예를 들어 다음과 같이 난류를 생성할 수 있습니다.

• 레이놀즈 수(흐름의 선형 속도 또는 회전 각속도 증가, 유선형 몸체의 크기, 분자 점도의 첫 번째 또는 두 번째 계수 감소, 매질의 밀도 증가) 및/또는 레일리 수( 매체 가열) 및/또는 프란틀 수 증가(점도 감소).

• 및/또는 매우 복잡한 종류의 외력(예: 혼돈의 힘, 충격)을 설정합니다. 흐름에는 프랙탈 속성이 없을 수 있습니다.

• 및/또는 경계 모양의 함수를 지정하여 복잡한 경계 및/또는 초기 조건을 생성합니다. 예를 들어 랜덤 함수로 나타낼 수 있습니다. 예: 가스가 있는 용기의 폭발 중 흐름. 예를 들어 매체에 가스 주입을 구성하여 거친 표면을 만드는 것이 가능합니다. 높은 노즐을 사용하십시오. 그물을 위에 놓으십시오. 이 경우 흐름에 프랙탈 속성이 없을 수 있습니다.

• 및/또는 양자 상태를 생성합니다. 이 조건은 헬륨 3과 4의 동위 원소에만 적용됩니다. 다른 모든 물질은 동결되어 정상적인 비양자 상태로 남아 있습니다.

• 높은 강도의 소리로 환경을 조사합니다.

• 연소와 같은 화학 반응을 통해 화염의 모양은 폭포의 모양과 같이 혼란스러울 수 있습니다.

이론

높은 레이놀즈 수에서 유속은 경계의 작은 변화에 약하게 의존합니다. 따라서 선박의 다른 초기 이동 속도에서 순항 속도로 이동할 때 기수 앞에 동일한 파도가 형성됩니다. 로켓의 기수는 다른 초기 속도에도 불구하고 불타고 같은 높이의 그림을 만듭니다.

프랙탈- 자기 유사성을 의미합니다. 예를 들어, 손의 프랙탈 차원은 조상 및 후손과 동일합니다. 직선의 프랙탈 차원은 1입니다. 비행기는 2와 같습니다. 공에는 3개가 있습니다. 강바닥의 프랙탈 차원은 위성의 높이에서 볼 때 1보다 크지만 2보다 작습니다. 식물에서 프랙탈 차원은 0에서 2 이상으로 커집니다. 프랙탈 차원이라는 기하학적 모양의 측정 단위가 있습니다. 우리의 세계는 수많은 선, 삼각형, 정사각형, 구 및 기타 단순한 모양으로 나타낼 수 없습니다. 프랙탈 차원을 사용하면 복잡한 모양의 기하학적 몸체를 빠르게 특성화할 수 있습니다. 예를 들어, 쉘 조각.

비선형 파- 비선형 속성을 갖는 파동. 충돌 시 진폭을 추가할 수 없습니다. 매개 변수의 작은 변경으로 속성이 크게 변경됩니다. 비선형 파동을 소산 구조라고 합니다. 회절, 간섭, 편광의 선형 과정이 없습니다. 그러나 자체 초점과 같은 비선형 프로세스가 있습니다. 이 경우 매질의 확산 계수, 에너지와 운동량의 전달, 표면의 마찰력이 몇 배씩 급격히 증가합니다.

즉, 특정한 경우에, 특정 임계값 이상의 속도로 절대적으로 매끄러운 벽을 가진 파이프에서, 온도가 일정한 연속 매체의 흐름에서, 중력의 작용 하에, 비선형 자기 유사 파도는 항상 자발적으로 형성된 다음 난류입니다. 동시에 외부 방해 세력이 없습니다. 파이프 내부 표면에 방해가 되는 임의의 힘이나 구덩이를 추가로 생성하면 난류도 나타납니다.

특정 경우에 선형 과정(예: 음향파)과 동시에 발생하는 비선형 파동 - 소용돌이, 토네이도, 솔리톤 및 기타 비선형 현상(예: 플라즈마의 파동 - 일반 및 공 번개).

수학 언어에서 난류는 운동량 보존 및 나비에-스토크스 질량 보존에 대한 편미분 방정식의 정확한 분석 솔루션을 의미합니다(이것은 매질에 점성력과 압력력을 추가한 뉴턴의 법칙과 연속성 또는 보존 방정식 질량) 및 에너지 방정식은 일부 임계 레이놀즈 수일 때 기묘한 끌개입니다. 그들은 비선형 파동을 나타내며 프랙탈, 자기 유사 속성을 가지고 있습니다. 그러나 파동은 유한한 체적을 차지하기 때문에 유동 영역의 일부는 층류입니다.

매우 작은 레이놀 수가 있는 이들은 작은 진폭의 물에서 잘 알려진 선형 파동입니다. 고속에서 우리는 비선형 쓰나미 파도나 부서지는 파도를 관찰합니다. 예를 들어, 댐 뒤의 큰 파도는 더 작은 파도로 부서집니다.

비선형 파동으로 인해 매체의 모든 매개변수(속도, 온도, 압력, 밀도)는 혼란스러운 진동을 경험할 수 있으며, 비주기적으로 시점에서 시점으로 변경됩니다. 그들은 환경 매개 변수의 가장 작은 변화에 매우 민감합니다. 난류에서 매질의 순시 매개변수는 임의의 법칙에 따라 분포됩니다. 이것은 난류 흐름과 층류 흐름을 구별합니다. 그러나 평균 매개변수를 제어하여 난기류를 제어할 수 있습니다. 예를 들어, 튜브의 직경을 변경하여 레이놀즈 수, 연료 소비 및 로켓 탱크가 채워지는 속도를 제어합니다.

문학

• Reynods O., 물의 움직임이 직접 또는 곡선인지를 결정하는 상황과 평행 수로의 저항 법칙에 대한 실험적 조사. 필. 트랜스 로이. Soc., 런던, 1883, v. 174
• Feigenbaum M., Journal Stat Physics, 1978, v. 19, p. 25
• Feigenbaum M., Journal Stat Physics, 1979, v. 21, p. 669
• Feigenbaum M., Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1983, v. 141, p. 343 [Los Alamos Science 번역, 1980, v.1, p.4]

• Landau L.D., Lifshits E.M. Gidromekhanika, - 모스크바: Nauka, 1986 .-- 736 p.
• A.S. 모닌, A.M. 야글롬, 통계 유체 역학. 2시간 후 - 상트페테르부르크: Gidrometeoizdat, Ch. 1, 1992. - 695 p., Moscow, Nauka Ch. 2, 1967. - 720 p.
• 오부코프 오전 난기류와 대기의 역학"Gidrometeoizdat" 414 pp. 1988 ISBN 5-286-00059-2
• 난기류 문제.번역된 기사 모음, ed. M. A. Velikanov 및 N. T. Shveikovsky. M.-L., ONTI, 1936 .-- 332 p.
• D. I. Greenvald, V. I. Nikora, "River turbulence", L., Gidrometeoizdat, 1988, 152 p.
• P. G. 프릭. 난기류: 모델 및 접근 방식.강의 코스. 파트 I. PSTU, Perm, 1998. - 108 p. 2부. - 136쪽
• P. Berger, I. Pomeau, C. Vidal, 혼돈의 질서, 난류에 대한 결정론적 접근, M, Mir, 1991, 368 pp.
• 케. Gustafson, 편미분 방정식 및 Hilbert 공간 방법 소개 - 3판, 1999

- (라틴어 turbulentus turbulent disorderly에서), 액체 입자가 복잡한 궤적을 따라 무질서하고 무질서한 운동을 하는 액체 또는 기체의 흐름, 그리고 매질의 속도, 온도, 압력 및 밀도가 혼돈을 경험 ... ... 큰 백과사전

현대 백과사전

난류 흐름, 물리학에서 입자의 무작위 움직임이 있는 유체의 움직임. REYNOLD'S NUMBER가 높은 액체 또는 기체에 일반적입니다. 또한 층류 흐름을 참조하십시오 ... 과학 및 기술 백과사전

난류- 기체 입자가 복잡한 무질서한 방식으로 이동하고 수송 과정이 분자 수준이 아닌 거시적 수준에서 일어나는 흐름. [GOST 23281 78] 항공기의 공기 역학 주제 일반화 용어, 전류 유형 ... ... 기술 번역가 가이드

난류- (라틴어 turbulentus turbulent, 무질서에서 유래), 액체 입자가 복잡한 궤도를 따라 무질서하고 혼란스러운 움직임을 만드는 액체 또는 기체의 흐름, 매체 경험의 속도, 온도, 압력 및 밀도 ... .. . 일러스트 백과사전

- (라틴어 turbulentus turbulent, 무질서한 * a. turbulent flow; n. Wirbelstromung; f. ecoulement turbulent, ecoulement tourbillonnaire; 및. flujo turbulento, corriente turbulenta) 액체 또는 기체의 움직임, 그리고 ... ... 지질 백과사전

난류- 물이나 공기의 흐름 형태로 입자가 복잡한 궤적을 따라 무작위로 움직여 집중적으로 혼합됩니다. Syn .: 난기류 ... 지리 사전

난류- 액체(또는 기체) 흐름의 유형으로, 작은 체적 요소가 복잡한 무작위 궤적을 따라 불안정한 움직임을 수행하여 액체(또는 기체) 층의 집중적인 혼합으로 이어집니다. T. t.의 결과로 발생합니다 ... ... 큰 폴리테크닉 백과사전

난류

난류

부피의 불규칙하고 불규칙한 움직임과 집중적인 혼합을 특징으로 하는 액체 또는 기체의 흐름( 센티미터.난기류), 그러나 일반적으로 부드럽고 규칙적입니다. T. t.의 형성은 큰 레이놀즈 수에서 층류의 불안정성과 관련이 있습니다( 센티미터.층류에서 난류로의 전환). 난류 연구에서 벽 부근의 해류(난류 경계층, 파이프 및 수로의 해류)와 자유류(난류 제트, 공기 역학적 후류 및 혼합 층)를 구분합니다.
T. t. 자연 현상 및 기술 장치에 널리 퍼져 있으며 층류와 비교할 때 전달 계수 값이 큰 특징이 있습니다 ( 센티미터.훨씬 더 높은 마찰력을 유발하는 매체의 이동 가능한 특성) 센티미터.난류 마찰), 열 및 질량 흐름. 많은 기술 응용 프로그램에서 이것은 해로우며 이를 줄이는 방법을 찾도록 강요합니다( 센티미터., 예를 들어 경계층의 층화); 어떤 경우에는 반대로 신체의 공기 역학적 저항을 감소시키는 것은 T. t.의 실현입니다 ( 센티미터.저항 위기). 반면에 많은 기술 장치(항공기 엔진, 이젝터 등)는 연소 기술에서 높은 강도의 혼합 프로세스와 증가된 화학 반응(예: 연소) 전파 속도를 사용합니다. ...
O. Reynolds에 따라 T. t의 가스 역학 변수의 순시 값은 평균 값과 맥동의 2 가지 용어로 나뉩니다 (예 : 속도 벡터의 구성 요소 ui는 다음 형식으로 표시됩니다.
ui = + u (′) 나는, 그리고 압력
피 = + 피 ",
표시는 어디에 있습니까<...>는 시간에 따른 평균값을 나타내며 스트로크는 리플입니다. 이 경우 T. t
E = 3/2 또는 관련 난류 강도
(ε) = ½/ , 에너지 E의 대부분을 포함하는 소용돌이의 크기를 특성화하는 난류 L의 적분 규모 또는 일반적으로 제품의 평균값인 맥동량의 가능한 모든 모멘트 -

, ,
등등 - 그리고 공간과 시간의 모든 가능한 지점, 또는 확률 밀도 함수 - P(u1), P(u1, u2) 등과 관련됩니다. 맥동의 매개변수는 넓은 한계 내에서 다를 수 있습니다. 예를 들어, 풍동의 작동 부분에서 유형에 따라 (ε) = 0.01-2%; 긴 파이프 라인의 축에서 (ε) = 4-5%, L = (0.03-0.04) d (d - 파이프 직경); WFD 경로에서 b 값은 10-20%, L - (0.1-0.3) d에 도달할 수 있습니다.
1894년 그는 평균 속도에 대한 방정식(레이놀즈 방정식)을 얻었습니다.

(i, (α) = 1, 2, 3) 및 난류 에너지에 대한 방정식. 여기서 (ρ)는 밀도입니다. (ν) - 동점도; x(α) - 좌표((α)는 합산을 의미함); t는 시간입니다. 이 방정식은 맥동 운동으로 인한 추가 난류 응력(레이놀즈 응력) τi j = - ρ가 있다는 점에서 Navier - Stokes 방정식과 다릅니다. 평균 흐름의 국부적 특성에 의해 결정되는 분자 응력과 달리 레이놀즈 응력은 대규모 난류와 관련되어 있으므로 흐름의 각 지점에서 평균 속도의 분포와 맥동 특성에 따라 달라집니다. 충분히 큰 부근에서의 움직임.
난류 점도의 개념은 1897년 프랑스 과학자 J. Boussinesq가 도입한 것으로 레이놀즈 응력을 나타내는 데 자주 사용됩니다. 그러나 흐름의 통계적 특성에 의해 결정됩니다. 이 값은 가변적이며 흐름의 일부 영역에서는 음수 값을 취할 수도 있습니다. 따라서 예를 들어 일부 경로에서 흐름 경로에 대한 평균 운동, 저항, 열 전달 등의 법칙은 동일한 경로의 층류 흐름과 질적으로 다릅니다.
자유 난류에서 제트 자체 유사 운동의 경우 흐름에 걸친 난류의 통계적 매개변수와 평균 속도의 동일한 분포가 관찰되며, 이는 실질적으로 (ν)와 무관합니다. T. t.의 경우 흐름 방향과 평행한 벽 근처에는 벽의 마찰 응력과 값(ν)에 의해 결정되는 보편적인 매개변수 분포가 있습니다("벽의 보편적 법칙", L .프란틀, 1932). 이 경우 분자 응력이 레이놀즈 응력보다 훨씬 높은 벽 바로 근처에서 벽까지의 거리와 채널 및 자유 흐름의 벽 근처 영역에 대한 유속의 선형 의존성이 있습니다. , 난류 응력이 우세한 경우 대수 의존성(대수)이 관찰됩니다. 유동 코어에 있는 채널의 최대 및 현재 속도 분포도 보편적인 특성을 가지고 있습니다("속도 결함의 법칙", T. Karman, 1930). 경계층의 외부에서도 유사한 분포가 관찰되지만, 대수 프로파일이 거의 중앙에 존재하는 채널과 달리 경계층의 외부에서는 주로 간헐성 현상으로 인해 난류 궤적에 대한 속도 분포에 비례하는 벽의 보편적 법칙에서 벗어난 것 - "궤적의 법칙"(D. Coles, 1956).
T. t.의 이론적 연구의 근본적인 어려움은 운동 방정식 시스템의 개방성과 관련이 있습니다(방정식의 수는 독립 변수의 수보다 적음). 특히, 레이놀즈 방정식에서 난류 응력과 평균 속도 필드 사이의 미지수는 미지수입니다. 이것은 T. t .의 많은 반 경험적 이론의 출현으로 이어졌습니다. 그들에서 평균량에 대한 정확한 방정식을 닫기 위해 T. vol.
액체 부피가 개별성을 잃는 특성 거리인 "혼합 경로" 개념을 사용하는 이론(Prandtl, 1925; Karman, 1930) - 평균 흐름과 대규모 난류 사이의 평형이 존재한다고 가정하므로 적용 가능 보편 벽 법칙, 자기 유사 유동 체제 등 소비에트 과학자 AN Kolmogorov가 처음 제안하고 E와 L 또는 그 조합에 대한 방정식을 사용하여 소위 2-매개변수 난류 모델의 다양한 수정 , 광범위한 응용 프로그램을 가지고 있습니다.
(ν) τ 난류(EL) ½.
난류 응력에 대해 방정식을 직접 사용하는 이론(예: I. Rott, 1951)은 맥동 값과 소용돌이 크기가 방향(비등방성)에서 크게 다른 흐름에 유효합니다. 신체 주변의 난류, 전기 및 자기력의 작용하에 가변 단면적 채널의 흐름 등
준실증적 이론은 컴퓨터를 사용할 때 실제적으로 중요한 많은 이론적 방법을 계산할 수 있게 해주지만 그러한 이론의 보편성이 불충분하고 경험적 계수나 함수를 사용해야 하기 때문에 실험적 방법과 이론적 방법을 결합해야 합니다. 적용된 문제를 해결합니다.

항공: 백과사전. - M .: 위대한 러시아 백과사전. 편집장 G.P. 스비시초프. 1994 .

다른 사전에 "난류 흐름"이 무엇인지 확인하십시오.

- (라틴어 turbulentus, turbulent, 무질서에서) 액체 또는 기체 흐름의 형태, 해당 요소의 무리가 복잡한 궤적을 따라 불안정한 움직임을 수행하여 액체 또는 기체 층 사이의 집중적 혼합으로 이어집니다(참조 ... . .. 물리적 백과사전

- (라틴어 turbulentus turbulent disorderly에서), 액체 입자가 복잡한 궤적을 따라 무질서하고 무질서한 운동을 하는 액체 또는 기체의 흐름, 그리고 매질의 속도, 온도, 압력 및 밀도가 혼돈을 경험 ... ... 큰 백과사전

- (라틴어 turbulentus turbulent, 무질서에서 유래), 액체 입자가 복잡한 궤도를 따라 무질서하고 혼란스러운 움직임을 만드는 액체 또는 기체의 흐름, 매체 경험의 속도, 온도, 압력 및 밀도 ... .. . 현대 백과사전- (라틴어 turbulentus turbulent, 무질서에서 유래), 액체 입자가 복잡한 궤도를 따라 무질서하고 혼란스러운 움직임을 만드는 액체 또는 기체의 흐름, 매체 경험의 속도, 온도, 압력 및 밀도 ... .. . 일러스트 백과사전

- (라틴어 turbulentus turbulent, 무질서한 * a. turbulent flow; n. Wirbelstromung; f. ecoulement turbulent, ecoulement tourbillonnaire; 및. flujo turbulento, corriente turbulenta) 액체 또는 기체의 움직임, 그리고 ... ... 지질 백과사전

난류- 물이나 공기의 흐름 형태로 입자가 복잡한 궤적을 따라 무작위로 움직여 집중적으로 혼합됩니다. Syn .: 난기류 ... 지리 사전

난류- 액체(또는 기체) 흐름의 유형으로, 작은 체적 요소가 복잡한 무작위 궤적을 따라 불안정한 움직임을 수행하여 액체(또는 기체) 층의 집중적인 혼합으로 이어집니다. T. t.의 결과로 발생합니다 ... ... 큰 폴리테크닉 백과사전

연속체 역학 연속 매질 고전 역학 질량 보존 법칙 · 운동량 보존 법칙 ... Wikipedia