Турбулентна течія
 
а б в г д е 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
 

Турбулентна течія

Турбулентний перебіг (від латів.(латинський) turbulentus — бурхливий, безладний), форма перебігу рідини або газу, при якій їх елементи здійснюють неврегульовані, несталі рухи по складних траєкторіях, що приводить до інтенсивного перемішування між шарами рухомої рідини або газу (див. Турбулентність ) . найдетальніше вивчені Т. т. в трубах, каналах пограничних шарах біля обтічних рідиною або газом твердих тіл, а також так званих вільні Т. т. — струмені, сліди за рухомими відносно рідини або газу твердими тілами і зони перемішування між потоками різної швидкості, не розділеними якими-небудь твердими стінками. Т. т. відрізняються від відповідних ламінарних перебігу як своїй складною внутрішньою структурою ( мал. 1 ), так і розподілом усередненої швидкості по перетину потоку і інтегральними характеристиками — залежністю середньою по перетину або максимальній швидкості, витрати, а також коефіцієнта опору від Рейнольдса числа Re. Профіль усередненої швидкості Т. т. в трубах або каналах відрізняється від параболічного профілю відповідного ламінарного течії швидшим зростанням швидкості в стінок і меншою кривизною в центральній частині течії ( мал. 2 ). За винятком тонкого шару біля стінки профіль швидкості описується логарифмічним законом (тобто швидкість лінійно залежить від логарифма відстані до стінки). Коефіцієнт опору l = 8 t w /rv 2 cp (де t w — напруга тертя на стінці, r — щільність рідини, v cp її швидкість, середня по перетину потоку) пов'язаний з Re співвідношенням

l –1/2 =(1/ x Ö8 ) In (l 1/2 Re ) + B,

  де x і В — числові постійні.

  На відміну від ламінарних пограничних шарів, турбулентний пограничний шар зазвичай має виразний кордон, що безладно коливається з часом (в межах 0,4 d — 1,2 d, де d — відстань від стінки, на якій усереднена швидкість рівна 0,99 v, а v — швидкість поза пограничним шаром). Профіль усередненої швидкості в прістенной частині турбулентного пограничного шару описується логарифмічним законом, а в зовнішній частині швидкість зростає з видаленням від стінки швидше, ніж по логарифмічному закону. Залежність l від Re тут має вигляд, аналогічний вказаному вище.

  Струмені, сліди і зони перемішування володіють приблизно автомодельностью: у кожному перетині х = const будь-якого з цих Т. т. на не дуже малих відстанях х від початкового перетину можна ввести такі масштаби довжини і швидкості L ( x ) і v ( x ) , що безрозмірні статистичні характеристики гідродинамічних полів (зокрема, профілі усередненої швидкості), отримані при вживанні цих масштабів, будуть однаковими у всіх перетинах.

  В разі вільних Т. т. область простору, зайнята завихреним Т. т., в кожен момент часу має чітку, але дуже неправильну форму кордонів, поза якими течія потенційна. Зона переміжної турбулентності виявляється тут значно ширшою, ніж в пограничних шарах.

  Літ. див.(дивися) при ст. Турбулентність .

  А. С. Монін.

Мал. 1. Турбулентна течія.

Мал. 2. Профіль усередненої швидкості: а — при ламінарном, би — при турбулентній течії.