第42章 层流到湍流
回到房间，卓越洗过澡后，坐在桌子前打开电脑，看着一旁的本子，上面是聚会时记的关于湍流的知识，他将它们记到电脑中。
【紊动机理是质点有规律地作分层流动，无论流动边界如何变化……】
【介于上下临界雷诺数之间的流动为过渡段，这个阶段流动的重要特征是流动的不稳定性……】
湍流又叫做紊流，湍流的形成，是从层流开始，也是流体流速最慢的时候，流速缓缓增大，到达一定流速时，是过渡流，流速再增大，达到一定流速时是湍流。
判定层流、过渡流和湍流的流层是由雷诺数根据流体流速判定的，三种状态的过渡到达状态切换点时叫做临界点，也叫做临界雷诺数，比如层流到过渡流，之间状态切换的点就是临界雷诺数。
而推动层流向过渡流和湍流前进的是紊动机理。
卓越心道：“紊动机理到底是什么？”
他上网查了些资料，但对于紊动机理理解的还是很模糊。
会议开始时间是在十五号，今天是十三号，第二天他们还有一天空闲时间。
但很多物理学家大部分都会提前两三天到来，卓越他们来的已经算迟的了，他们来到后会进行一些学术交流。
毕竟像这样的聚会几年才有一次，所以机会很难得。
第二天吃完早饭，方老对着院长和杨教授道：“你们自己去找人聚聚吧，我昨天晚上约了一些人，我要带卓越过去。”
院长和杨教授点了点头。
院长是研究材料的，杨教授以前是研究液晶的，之后就开始研究理论物理的物理弦振动。
两人研究的领域不同，所以都有各自想聚的人。
等到他们离开后，方老带卓越进入一个包间中，这个包间的所有人都是谈论流体力学的。
流体力学是物理的一个领域，很多人把它作为自己主要研究方向，这类人被称为流体力学家。
他们看到方老进来惊讶了一下，毕竟方老不是研究流体力学的，也从不和他们交谈流体力学。
但他进来他们也没问，对方老点了点头，之后继续他们的交谈。
方老带着卓越找个位置坐下，卓越拿出本子和笔记录自己认为重要的东西。
此时，一位有着咖啡色肤色，面容粗旷，白色的头发有卷毛，看上去像印国的中年男子道：“湍流中的湍流微团的总运动是反向运动，流体微团的轨迹机器紊乱，变化时间很快，这种现象的运动会引起的动量、热量和质量的传递，其传递速率比层流高好几个数量级。”
卓越心中一动，“湍流微团？”
“所以说流体之所以从层流到湍流，是因为有湍流微团？”
“有湍流微团，那么是不是也有过渡流微团和层流微团？”
一位白人老头道：“我前段时间听说有人推导出N-S方程了，我们是不是加以考虑？”
另一位白人老头道：“我也听说了，并且进行了研究，我发现它对湍流有很大的帮助，它可以计算出湍流瞬时速度、瞬时压力和平均法。”
一位黄种人老头道：“如果这样的话，倒是对边界层有很大的帮助。”
他看上去像一位岛国人。
“嗯！”众人点头。
卓越心道：“边界层？这是什么？”
另一位黄种人老头道：“我在来之前，已经通过N-S方程计算出边界层厚度。”
从他的穿着、形体和英语发音，看上去应该是寒国人。
“速度边界层厚度、位移厚度、动量厚度和形状因子。”
一位黑人老头道：“如果照这么说的话，倒是可以推导出边界层方程！”
黄种人老头点头道：“是的，我相信不久我就能出一篇关于边界层方程的论文了，这又是我们对湍流研究的一大进步。”
其余很多人目光闪烁，心中很意动，他们也想出一篇关于边界层方程的论文。
作为科学家，不仅是科学的未知让他们深深着迷，并且当学术研究到一定地步的时候可以名利双收。
每一次当有对某一领域有影响的论文出现时，发表者都会让更多的人记住。
但是他们心中长叹，要是早对N-S研究就好了，他们也能发表边界层方程。
可是现在时间来不及了，看样子只能让这位寒国人发表了。
“边界层方程？我是不是也可以发表，毕竟论对N-S方程的了解，应该没人超过我。”
“但首先我要搞懂什么是边界层！”
“大家都知道，层流到湍流的过程，不仅是因为湍流微团，还有紊动应力。”
卓越心道：“紊动应力？”
短短时间，他听到了许多陌生的词汇，让他学会了许多知识。
方老在这坐了一个多小时，然后让一个认识的人照顾一下卓越，之后他就出去了。
又是一天的聚会，还是和昨晚一样，吃饭都在包间里吃，直到晚上十点才结束。
卓越听的却是意犹未尽。
回到房间后，他就查边界层的信息。
“原来是这东西！”卓越道。
所谓边界层，就是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，又称流动边界层、附面层。
所谓高雷诺数就是大于4000的雷诺数被称为高雷诺数。
他又查了湍流微团。
片刻后他笑道：“还真有层流微团，也有过渡层微团，但一般都叫做湍流微团，或者流体微团。”
“微团具有随机性，因为这种随机运动才使得流体的运动。”
“所以说，紊动机理中最重要的是湍流微团，只要搞懂湍流微团，差不多也就搞紊动机理。”
“再看看什么叫紊动应力。”
很快，他就查到了。
紊动应力又称为雷诺应力，它是由脉动流引起的切应力，是产生再紊动水流流体内部的切应力。
漩涡的垂向运动使素流中各水层的性质可以不断进行交换，其中动量的交换产生素动应力，从而决定了平均流速场，通过动量交换的过程，水层间动量交换的结果所以会产生剪力。
“所以说紊动应力的切应力产生漩涡，给流体带来动力，使得流体从层流不断向湍流前进。”
“那么紊动机理中就不是湍流微团最重要，而是紊动应力。”
“因为有紊动应力，才产生湍流微团，才使得流体运动。”
卓越吐出一口气，脑海中整理出近段时间对湍流的学习。
许久后，他心道：“要想推导出湍流方程，必须知道流体的三种状态，雷诺数是判定流体的三种状态，之后知道紊动机理，紊动机理里包含紊动应力和湍流微团，然后要知道雷诺临界点和边界层，靠边界层和N-S方程可推导出边界层方程，这应该就是流体从层流到湍流的整个过程。”
“最后就可推导出湍流方程！”
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【紊动机理是质点有规律地作分层流动，无论流动边界如何变化……】
【介于上下临界雷诺数之间的流动为过渡段，这个阶段流动的重要特征是流动的不稳定性……】
湍流又叫做紊流，湍流的形成，是从层流开始，也是流体流速最慢的时候，流速缓缓增大，到达一定流速时，是过渡流，流速再增大，达到一定流速时是湍流。
判定层流、过渡流和湍流的流层是由雷诺数根据流体流速判定的，三种状态的过渡到达状态切换点时叫做临界点，也叫做临界雷诺数，比如层流到过渡流，之间状态切换的点就是临界雷诺数。
而推动层流向过渡流和湍流前进的是紊动机理。
卓越心道：“紊动机理到底是什么？”
他上网查了些资料，但对于紊动机理理解的还是很模糊。
会议开始时间是在十五号，今天是十三号，第二天他们还有一天空闲时间。
但很多物理学家大部分都会提前两三天到来，卓越他们来的已经算迟的了，他们来到后会进行一些学术交流。
毕竟像这样的聚会几年才有一次，所以机会很难得。
第二天吃完早饭，方老对着院长和杨教授道：“你们自己去找人聚聚吧，我昨天晚上约了一些人，我要带卓越过去。”
院长和杨教授点了点头。
院长是研究材料的，杨教授以前是研究液晶的，之后就开始研究理论物理的物理弦振动。
两人研究的领域不同，所以都有各自想聚的人。
等到他们离开后，方老带卓越进入一个包间中，这个包间的所有人都是谈论流体力学的。
流体力学是物理的一个领域，很多人把它作为自己主要研究方向，这类人被称为流体力学家。
他们看到方老进来惊讶了一下，毕竟方老不是研究流体力学的，也从不和他们交谈流体力学。
但他进来他们也没问，对方老点了点头，之后继续他们的交谈。
方老带着卓越找个位置坐下，卓越拿出本子和笔记录自己认为重要的东西。
此时，一位有着咖啡色肤色，面容粗旷，白色的头发有卷毛，看上去像印国的中年男子道：“湍流中的湍流微团的总运动是反向运动，流体微团的轨迹机器紊乱，变化时间很快，这种现象的运动会引起的动量、热量和质量的传递，其传递速率比层流高好几个数量级。”
卓越心中一动，“湍流微团？”
“所以说流体之所以从层流到湍流，是因为有湍流微团？”
“有湍流微团，那么是不是也有过渡流微团和层流微团？”
一位白人老头道：“我前段时间听说有人推导出N-S方程了，我们是不是加以考虑？”
另一位白人老头道：“我也听说了，并且进行了研究，我发现它对湍流有很大的帮助，它可以计算出湍流瞬时速度、瞬时压力和平均法。”
一位黄种人老头道：“如果这样的话，倒是对边界层有很大的帮助。”
他看上去像一位岛国人。
“嗯！”众人点头。
卓越心道：“边界层？这是什么？”
另一位黄种人老头道：“我在来之前，已经通过N-S方程计算出边界层厚度。”
从他的穿着、形体和英语发音，看上去应该是寒国人。
“速度边界层厚度、位移厚度、动量厚度和形状因子。”
一位黑人老头道：“如果照这么说的话，倒是可以推导出边界层方程！”
黄种人老头点头道：“是的，我相信不久我就能出一篇关于边界层方程的论文了，这又是我们对湍流研究的一大进步。”
其余很多人目光闪烁，心中很意动，他们也想出一篇关于边界层方程的论文。
作为科学家，不仅是科学的未知让他们深深着迷，并且当学术研究到一定地步的时候可以名利双收。
每一次当有对某一领域有影响的论文出现时，发表者都会让更多的人记住。
但是他们心中长叹，要是早对N-S研究就好了，他们也能发表边界层方程。
可是现在时间来不及了，看样子只能让这位寒国人发表了。
“边界层方程？我是不是也可以发表，毕竟论对N-S方程的了解，应该没人超过我。”
“但首先我要搞懂什么是边界层！”
“大家都知道，层流到湍流的过程，不仅是因为湍流微团，还有紊动应力。”
卓越心道：“紊动应力？”
短短时间，他听到了许多陌生的词汇，让他学会了许多知识。
方老在这坐了一个多小时，然后让一个认识的人照顾一下卓越，之后他就出去了。
又是一天的聚会，还是和昨晚一样，吃饭都在包间里吃，直到晚上十点才结束。
卓越听的却是意犹未尽。
回到房间后，他就查边界层的信息。
“原来是这东西！”卓越道。
所谓边界层，就是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，又称流动边界层、附面层。
所谓高雷诺数就是大于4000的雷诺数被称为高雷诺数。
他又查了湍流微团。
片刻后他笑道：“还真有层流微团，也有过渡层微团，但一般都叫做湍流微团，或者流体微团。”
“微团具有随机性，因为这种随机运动才使得流体的运动。”
“所以说，紊动机理中最重要的是湍流微团，只要搞懂湍流微团，差不多也就搞紊动机理。”
“再看看什么叫紊动应力。”
很快，他就查到了。
紊动应力又称为雷诺应力，它是由脉动流引起的切应力，是产生再紊动水流流体内部的切应力。
漩涡的垂向运动使素流中各水层的性质可以不断进行交换，其中动量的交换产生素动应力，从而决定了平均流速场，通过动量交换的过程，水层间动量交换的结果所以会产生剪力。
“所以说紊动应力的切应力产生漩涡，给流体带来动力，使得流体从层流不断向湍流前进。”
“那么紊动机理中就不是湍流微团最重要，而是紊动应力。”
“因为有紊动应力，才产生湍流微团，才使得流体运动。”
卓越吐出一口气，脑海中整理出近段时间对湍流的学习。
许久后，他心道：“要想推导出湍流方程，必须知道流体的三种状态，雷诺数是判定流体的三种状态，之后知道紊动机理，紊动机理里包含紊动应力和湍流微团，然后要知道雷诺临界点和边界层，靠边界层和N-S方程可推导出边界层方程，这应该就是流体从层流到湍流的整个过程。”
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