请教层流与湍流的判据！

yanggg168

   我们知道，圆管内流动容易判断，只要雷诺数小于2000，则可判定为层流。
   我要解决的是气云爆炸问题。即在地面上有一半球形气云，在中心点火后，火焰面呈现球形向外传播。我在数值计算时，假设它是层流流动（文献上也都一样）。在建立数学模型时，只能说是通过实验观察来这么假设的。
    我的问题就是，能否有一个比较科学的，定量上的一个判据（例如雷诺数小于某个值）。
    谢谢，先！

turbulencest

这个问题好。
事实上，现在对于基本流动而言，湍流与 层流的判断相对而言比较清楚。即，管流，channel flow,boundary layer, jet flow and mixed flow.但是即使是对于REYNOLDS的管流而言，边界入口的条件对于transition的影响也是很大的。因此说“只要雷诺数小于2000，则可判定为层流” 是一个比较理想的状况下的判断。这个可以参考很多湍流书籍：如是xiong刚的湍流，caishutang的湍流理论或者一些经典的外文书籍Hinze的湍流。需要说明的是，层流与湍流之间的transition还是一个非常难的问题，同时还要考虑完全发展的湍流与非完全发展湍流之间的区别。事实上，可以说现在的湍流模型基本都是完全发展的湍流模型。可以参考Wilcox的书籍或者Cebeci今年的两本书。
因此对于具体的流动，如你的情形，试验是可靠的参考。最好农清楚试验判断层流或者湍流的依据，这个对于以后的研究很有帮助。
“假设它是层流流动（文献上也都一样）。”这个可能就是没有办法的办法了。
“能否有一个比较科学的，定量上的一个判据（例如雷诺数小于某个值）。”我觉得这个应该是不可能的。比较可能的是，当雷诺数很小时，是层流；非常大(具体值很难给)是湍流。文献中常用的方法是将两个非常大(2倍)Reynolds比较，如果 流动状态(flow patter)以及统计量(无量刚)没有太大的变化，则认为是完全发展的湍流。
气云爆炸问题现在比较热，有很多人作这个问题。搜索一下，看看最近的进展以及期中模式的选择应该很有帮助。
对于这些基本性的问题，更稳妥的是征询导师的意见。

chljl

雷诺数不是一个通用的度量标准。对不同的问题要定义不同的雷诺数。

emitter

同意二楼的看法

anyone

下面引用由yanggg168在 2005/01/25 09:57pm 发表的内容：
我们知道，圆管内流动容易判断，只要雷诺数小于2000，则可判定为层流。
   我要解决的是气云爆炸问题。即在地面上有一半球形气云，在中心点火后，火焰面呈现球形向外传播。我在数值计算时，假设它是层流流动（文 ...

象3楼说的, 对这种问题RE数是怎么定义的? 主要是特征长度怎么取. 到中心点的距离或 火焰面直径?

周华

气云爆炸可以看作能量由一点向周围空间扩散的过程，这样的话爆炸球面的半径越大，激波强度越小，流速越慢，流动越容易变成层流，所以可以认为当半径大于某个尺度后，流动就可以看作层流。在这个问题中，我认为球面内某个空间点雷诺数的特征长度应该取为球面到该点的法向距离，就象研究平板边界层转捩问题那样，设置一个随坐标和时间变化的特征长度，这样可能更能反映上述变化规律的物理本质。