ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ

ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ (от лат.
turbulentus - бурный, беспорядочный), форма течения жидкости или газа,
при к-рой их элементы совершают неупорядоченные, неустановившиеся движения
по сложным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию между
слоями движущихся жидкости или газа (см. Турбулентность). Наиболее
детально изучены Т. т. в трубах, каналах, пограничных слоях около обтекаемых
жидкостью или газом твёрдых тел, а также т. н. свободные Т. т.- струи,
следы
за движущимися относительно жидкости или газа твёрдыми телами и зоны перемешивания
между потоками разной скорости, не разделёнными к.-л. твёрдыми стенками.
Т. т. отличаются от соответствующих ламинарных течений
как своей
сложной внутренней структурой (рис. 1), так и распределением осреднённой
скорости по сечению потока и интегральными характеристиками - зависимостью
средней по сечению или макс. скорости, расхода, а также коэфф. сопротивления
от Рей-нольдса числа Re. Профиль осреднённой скорости Т. т. в трубах
или каналах отличается от параболич. профиля соответствующего ламинарного
течения более быстрым возрастанием скорости у стенок и меньшей кривизной
в центр. части течения (рис. 2). За исключением тонкого слоя около стенки
профиль скорости описывается логарифмич. законом (т. е. скорость линейно
зависит от логарифма расстояния до стенки). Коэфф. сопротивления
(где- напряжение трения на
стенке,- плотность жидкости,-
её скорость, средняя по сечению потока) связан с Re соотношением

Профиль осреднённой скорости: а
- при ламинарном, 6 - при турбулентном течении.

В отличие от ламинарных пограничных
слоев, турбулентный пограничный слой обычно имеет отчётливую границу,
беспорядочно колеблющуюся со временем (в пределах 0,4 б - 1,2 б,
где б - расстояние от стенки, на к-ром осреднённая скорость равна
0,99 v, a v - скорость вне пограничного слоя). Профиль осреднённой
скорости в пристенной части турбулентного пограничного слоя описывается
логарифмич. законом, а во внешней части скорость растёт с удалением от
стенки быстрее, чем по логарифмич, закону. Зависимостьот
Re
здесь имеет вид, аналогичный указанному выше.

Струи, следы и зоны перемешивания обладают
приблизит. автомодельностью: в каждом сечении x = const любого из
этих Т. т. на не слишком малых расстояниях х от начального сечения
можно ввести такие масштабы длины и скорости L(x) и v(x), что
безразмерные статистич. характеристики гидродинамич. полей (в частности,
профили осреднённой скорости), полученные при применении этих масштабов,
будут одинаковыми во всех сечениях.

В случае свободных Т. т. область пространства,
занятая завихрённым Т. т., в каждый момент времени имеет чёткую,
но очень неправильную форму границ, вне к-рых течение потенциально. Зона
перемежающейся турбулентности оказывается здесь значительно более широкой,
чем в пограничных слоях.

Лит. см. при ст. Турбулентность.

Л. С. Монин.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я