第42章 層流到湍流

　　回到房間，卓越洗過澡后，坐在桌子前打開電腦，看著一旁的本子，上面是聚會時記的關(guān)于湍流的知識，他將它們記到電腦中。

　　【紊動機理是質(zhì)點有規(guī)律地作分層流動，無論流動邊界如何變化……】

　　【介于上下臨界雷諾數(shù)之間的流動為過渡段，這個階段流動的重要特征是流動的不穩(wěn)定性……】

　　湍流又叫做紊流，湍流的形成，是從層流開始，也是流體流速最慢的時候，流速緩緩增大，到達一定流速時，是過渡流，流速再增大，達到一定流速時是湍流。

　　判定層流、過渡流和湍流的流層是由雷諾數(shù)根據(jù)流體流速判定的，三種狀態(tài)的過渡到達狀態(tài)切換點時叫做臨界點，也叫做臨界雷諾數(shù)，比如層流到過渡流，之間狀態(tài)切換的點就是臨界雷諾數(shù)。

　　而推動層流向過渡流和湍流前進的是紊動機理。

　　卓越心道：“紊動機理到底是什么？”

　　他上網(wǎng)查了些資料，但對于紊動機理理解的還是很模糊。

　　會議開始時間是在十五號，今天是十三號，第二天他們還有一天空閑時間。

　　但很多物理學(xué)家大部分都會提前兩三天到來，卓越他們來的已經(jīng)算遲的了，他們來到后會進行一些學(xué)術(shù)交流。

　　畢竟像這樣的聚會幾年才有一次，所以機會很難得。

　　第二天吃完早飯，方老對著院長和楊教授道：“你們自己去找人聚聚吧，我昨天晚上約了一些人，我要帶卓越過去?！?p>　　院長和楊教授點了點頭。

　　院長是研究材料的，楊教授以前是研究液晶的，之后就開始研究理論物理的物理弦振動。

　　兩人研究的領(lǐng)域不同，所以都有各自想聚的人。

　　等到他們離開后，方老帶卓越進入一個包間中，這個包間的所有人都是談?wù)摿黧w力學(xué)的。

　　流體力學(xué)是物理的一個領(lǐng)域，很多人把它作為自己主要研究方向，這類人被稱為流體力學(xué)家。

　　他們看到方老進來驚訝了一下，畢竟方老不是研究流體力學(xué)的，也從不和他們交談流體力學(xué)。

　　但他進來他們也沒問，對方老點了點頭，之后繼續(xù)他們的交談。

　　方老帶著卓越找個位置坐下，卓越拿出本子和筆記錄自己認(rèn)為重要的東西。

　　此時，一位有著咖啡色膚色，面容粗曠，白色的頭發(fā)有卷毛，看上去像印國的中年男子道：“湍流中的湍流微團的總運動是反向運動，流體微團的軌跡機器紊亂，變化時間很快，這種現(xiàn)象的運動會引起的動量、熱量和質(zhì)量的傳遞，其傳遞速率比層流高好幾個數(shù)量級?！?p>　　卓越心中一動，“湍流微團？”

　　“所以說流體之所以從層流到湍流，是因為有湍流微團？”

　　“有湍流微團，那么是不是也有過渡流微團和層流微團？”

　　一位黃種人老頭道：“邊界層是高雷諾數(shù)繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動薄層?！?p>　　他看上去像一位島國人。

　　卓越心道：“邊界層？這是什么？”

　　“大家都知道，層流到湍流的過程，不僅是因為湍流微團，還有紊動應(yīng)力?！?p>　　卓越心道：“紊動應(yīng)力？”

　　短短時間，他聽到了許多陌生的詞匯，讓他學(xué)會了許多知識。

　　方老在這坐了一個多小時，然后讓一個認(rèn)識的人照顧一下卓越，之后他就出去了。

　　又是一天的聚會，還是和昨晚一樣，吃飯都在包間里吃，直到晚上十點才結(jié)束。

　　卓越聽的卻是意猶未盡。

　　回到房間后，他就查邊界層的信息。

　　“原來是這東西！”卓越道。

　　所謂邊界層，就是高雷諾數(shù)繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動薄層，又稱流動邊界層、附面層。

　　所謂高雷諾數(shù)就是大于4000的雷諾數(shù)被稱為高雷諾數(shù)。

　　他又查了湍流微團。

　　片刻后他笑道：“還真有層流微團，也有過渡層微團，但一般都叫做湍流微團，或者流體微團?！?p>　　“微團具有隨機性，因為這種隨機運動才使得流體的運動?！?p>　　“所以說，紊動機理中最重要的是湍流微團，只要搞懂湍流微團，差不多也就搞紊動機理?！?p>　　“再看看什么叫紊動應(yīng)力?！?p>　　很快，他就查到了。

　　紊動應(yīng)力又稱為雷諾應(yīng)力，它是由脈動流引起的切應(yīng)力，是產(chǎn)生再紊動水流流體內(nèi)部的切應(yīng)力。

　　漩渦的垂向運動使素流中各水層的性質(zhì)可以不斷進行交換，其中動量的交換產(chǎn)生素動應(yīng)力，從而決定了平均流速場，通過動量交換的過程，水層間動量交換的結(jié)果所以會產(chǎn)生剪力。

　　“所以說紊動應(yīng)力的切應(yīng)力產(chǎn)生漩渦，給流體帶來動力，使得流體從層流不斷向湍流前進?！?p>　　“那么紊動機理中就不是湍流微團最重要，而是紊動應(yīng)力。”

　　“因為有紊動應(yīng)力，才產(chǎn)生湍流微團，才使得流體運動?！?p>　　卓越吐出一口氣，腦海中整理出近段時間對湍流的學(xué)習(xí)。

　　許久后，他心道：“要想推導(dǎo)出湍流方程，必須知道流體的三種狀態(tài)，雷諾數(shù)是判定流體的三種狀態(tài)，之后知道紊動機理，紊動機理里包含紊動應(yīng)力和湍流微團，然后要知道雷諾臨界點和邊界層，靠邊界層和N-S方程可推導(dǎo)出邊界層方程，這應(yīng)該就是流體從層流到湍流的整個過程?！?p>　　“最后就可推導(dǎo)出湍流方程！”

　　卓越又是一笑，“從這我倒是可以先推出邊界層方程，雖然N-S方程論文還沒發(fā)表，但邊界層方程的論文可以提前發(fā)表到自然雜志?！?p>　　發(fā)表一個邊界層方程，只能獲得一個小成就，讓湍流進步一小步。

　　這點小成就，別說美利堅，就連一名國際知名物理學(xué)家都不看在眼里。