湍流理论讨论进展简介摘要:湍流的机理使用许多方法从不同的侧面予以揭示,但问题的解决仍很漫长。由于一些新技术在湍流实验方面的广泛实践和应用,人们开始对湍流整体的认识更加深化,从而揭示出新的实验现象、验证已有的理论成果。关键词:湍流;讨论进展;N-S 方程;数值模拟湍流行为的有限维非线性动力系统的渐近解接近不规则性,但是存在较大困难的是,从理论上把有限维非线性动力系统理论推广到属于无限维非线性动力系统的偏微分方程的初边值问题。但是在湍流讨论的实践中,在大雷诺数的情况下,N-S 方程的初边值问题,渐近解的不规则性。其中一个证据是利用近代先进的计算机来数值求解 N-S 方程的实验。在一些简单几何边界流动的数值实验中,不规则解在时间、空间上得以模拟,并且可以得到由这些解的系综统计或时间平均中得到和物理实验相同的统计结果,其次一个证据是 Lorenz 的奇怪吸引子解,在 N-S 方程有限维近似解中发现,当雷诺数很大时,方程存在长时间的不规则振荡解,这种解被称为奇怪吸引子,正是 Lorenz 的讨论才开启了近代混沌理论讨论的先河。一、讨论进展及启示在湍流理论中,Reynolds 提出了两个理论,一个理论是把流动变成脉动部分和平均部分,另一个理论是流动状态稳定性的推断依据[1]。第二个理论的推断依据是:(1)。一些具有关联形式(2)的附加项出现在平均运动方程中,则湍流应力张量的重量是;因此,在平均部分中不可压缩流体的所有应力重量可以表示为:(3)在湍流理论的讨论过程中,出现了许多常见问题:对于具有变化物理特性的系统,如何确定(3)中的物理参量,;在层流流动中存在有稳定性问题,不可压缩流体运动在确定临界雷诺数的过程中表现出来的不确定性问题,层流转变成湍流的原理问题,这是由于该不可压缩流体存在着一个变换区域,该变换区域是稳定的层流变换成表征掺混现象的平稳湍流;由于出现表观湍流应力张量的重量导致雷诺方程的不封闭问题,有关的效应在湍流扰动的影响下出现同介质物理性质脉动;导电介质的湍流与电磁场之间的相互影响;在湍流流动的边界条件上,尤其是拥有一定的边界上,在距离固定壁面不远处存在有层流区间,该区间的下边界条件为流体附着在固定壁面上,而把湍流能量达到最大值作为其上边界条件。能量耗散作为湍流热量的原理,出现在湍流非均匀性的最小的线性尺度~(4)上;用湍流 Prandtl 数(5)来描述的能量、冲量和掺入物质的湍流输运之间的关系;对湍流影响...