有哪些方法可以使層流轉變為湍流

1. 層流是怎樣變成湍流的

上述蝴蝶拍打翅膀(這樣一些小因素)對大氣湍流的形成起到了「種子」的作用。物理學家認為，湍流就是因這些「種子」(或小因素)的影響被急劇放大而形成的。物體表面某些不規則或規則的部分，如溪底某個凸起的尖石(溪流在這里可能形成湍流)或圓柱體(水流過圓柱體時可能形成湍流)等是種子，物體的各種振動及原始漩渦均是種子。從時間角度看，層流具有明顯的周期性，湍流則無周期性可言，或者說周期為無窮長。所謂周期性是指系統具有每隔一定時間就恢復原來狀態的特性。科學實驗表明，層流周期隨雷諾數增加(或減少)而變化。在某一雷諾數上周期將倍增，雷諾數進一步增加會導致進一步的倍增，周期增至無窮大後，層流就成了湍流。物理學家菲金鮑姆還發現了預測連續周期倍增間隔的方法，這個連續間隔比率由一個通用「幻數」4.66920給出。

2. 液流型態從層流到湍流的變化體現在哪些方面

主要體現在流段截面上流體的流向，層流的流線沒有交叉，就是流體沒有斷面方向的流動。湍流流線交叉，流體發生斷面方向的流動，即流體在各斷面內也發生了交換。

3. 高等傳熱學中針對層流和湍流的能量傳遞過程分別使用了什麼轉化方法

傳熱學中熱量傳遞的三種基本方式是：熱傳導（導熱）、熱對流、熱輻射
流體力學中引起熱量輸運的三種方式是：導熱、對流、湍流脈動
因此：層流的熱量傳遞是分子熱運動造成的，即導熱；
湍流的熱量傳遞有分子熱運動的作用（導熱），但起主要作用的湍流脈動

4. 層流和湍流的運動方式

層流和湍流是流體流動的一種性質。

流體流動時，如果流體質點的軌跡（一般說隨初始空間坐標x、y、z隨時間t而變）是有規則的光滑曲線（最簡單的情形是直線），這種流動叫層流，沒有這種性質的流動叫湍流。1959年J.欣策曾對湍流下過這樣的定義：湍流是流體的不規則運動，流場中各種量隨時間和空間坐標發生紊亂的變化，然而從統計意義上說，可以得到它們的准確的平均值。

在直徑為d的直管中，若流體的平均流速為v,由流體運動粘度v組成的雷諾數有一個臨界值（大約為2300～2800）Recr,若Re<Recr則流動是層流,在這種情況下,一旦發生小的隨機擾動,隨著時間的增長這擾動會逐漸衰減下去；若Re>Recr,層流就不可能存在了,一旦有小擾動,擾動會增長而轉變成湍流。

.雷諾在1883年用玻璃管做試驗，區別出發生層流或湍流的條件。把試驗的流體染色，可以看到染上顏色的質點在層流時都走直線。當雷諾數超過臨界值Recr時，可以看到質點有隨機性的混合，在對時間和空間來說都有脈動時，就是湍流。

不用統計、概率論的方法引進某種量的平均值就難於描述這一流動。除直管中湍流外還有多種多樣各具特點的湍流，雖經大量實驗和理論研究，但至今對湍流尚未建立起一套統一而完整的理論。大多數學者認為應該從納維－斯托克斯方程出發研究湍流。湍流對很多重大科技問題極為重要。

因此，近幾十年所採取的做法是針對具體一類現象建立適合它特點的具體的力學模型。例如，只適用於附體流的湍流模型；只適用於簡單脫體然後又附體的流動；只適用於翼剖面尾跡的或者只適用於激波和邊界層相互作用的湍流模型等等。

5. 層流與湍流存在什麼關系

當流過圓柱體的流體的雷諾數約為40時，流體在圓柱體周圍開始擺動；當雷諾數增至300時，擺動就開始分解為無規則的、沿圓柱體順流而下的湍流；雷諾數再高達數千時，湍流環繞著圓柱體流動。層流如何轉變為湍流是一個妙理幽深誘人研究的問題，現已基本清楚，它原來與紊亂或混沌休戚相關。所謂混沌就是一種極端的無序。美國麻省理工學院的E•N•洛倫茲在20世紀70年代發現的混沌性表明，只有幾個因素的簡單確定性系統也會產生隨機性的行為。例如，一個滴水龍頭，當水流速度不高時，會很有規律地滴下水來，連續滴水的時間間隔幾乎相同，但當水流速度較高時，水滴雖然仍一滴滴分開落下，其滴嗒的方式卻始終不重復，就如一個有無限創造力的鼓手能敲擊花樣無窮的鼓點。這種毫無規律但僅由速度這個確定性因素決定的滴水現象就是一種混沌現象。混沌系統對初始影響非常敏感，可謂失之毫釐謬以千里。洛倫茲曾在60年代用「蝴蝶效應」風趣地說明了天氣為什麼難以長期預報：氣象台也許能全面地考慮各種氣象條件。如果由這些氣象條件決定的天氣再不受其他因素影響了，氣象台原則上應能長期預報天氣，然而氣象台卻無法考慮到諸如(在何時何地有)「蝴蝶拍打它的翅膀」這樣一些小因素的影響。這些小因素本身並不能直接左右天氣，而是因為天氣是一個混沌系統，對這些小因素很敏感，它們很容易與某些氣象條件(如風速、風向等)一道(或者說被某些氣象條件放大)使整個氣象條件發生急劇變化，如使大氣層流變成湍流，產生一個個大氣漩渦，最終使氣候發生變化，造成天氣誤報。

6. 為什麼層流會逐漸演化為湍流是由於各層流速不同造成壓強不同,從而形成的徑向流動么

你說的差不多吧,具體情況是這樣的：層流轉化為湍流有兩條件：（1）渦體的形成(就是你說的造成壓強不同原因）（2）渦體脫離本流層進入相鄰流層（你說的徑向流動） 下面具體解釋（1）（2）,（1）渦體形成：層流狀態下,流體受到干擾造成流線波動而彎曲,形成波谷波峰（有圖就好說啦）就是有的地方密有的地方疏,密的地方流速大壓強小,疏的地方流速小壓強大 ,在力矩的作用下轉動形成渦體；但是還不一定能過渡到湍流,（2)進入相鄰流層：渦體形成,即便雷諾數夠大,就是粘性夠小,渦體還不一定就在自身旋轉造成的慣性力下克服粘性力而進入相鄰流層,只有雷諾數足夠大,流體還受到擾動,那麼在渦體旋轉的升力作用下進入流層,轉化為湍流.

7. 液體的流動狀態有幾種各自的特點以及判別方法是什麼

液體的流動狀態有兩種，分別是層流和紊流。

層流：是流體流動呈現層狀，粘結力起主導作用，液體質點受粘性的約束，流動時能量損失少。

紊流：是流體流動呈現混雜狀，慣性力起主導作用，粘結力的制約作用減弱，流動時能量損失大。

液體的流動狀態用雷諾系數來判斷，當雷諾系數Re＜Rec時流動狀態為層流，當雷諾系數Re＞Rec時流動狀態為紊流。

流體在管內低速流動時呈現為層流，其質點沿著與管軸平行的方向作平滑直線運動。流體的流速在管中心處最大，其近壁處最小。管內流體的平均流速與最大流速之比等於0.5。

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在低雷諾數的情況下，細致地調節細管中紅水的流速，當它與主流管內水流速度相近時，可以看到清水中有穩定而清晰的紅色水平流線，主流管中各水層互不幹擾，是層流的典型例子。

經常遇見的層流現象還有毛細管或多孔介質中的流動、軸承潤滑膜中的流動、微小顆粒在粘性流體中運動時引起的流動、液體或氣體流經物體表面附近形成的邊界層中的流動等。

層流穩定性問題和充分發展的紊流特性問題是紊流理論中重要的內容。層流穩定性問題，層流對外來的各種擾動均具有一定的抑制能力，這種能力稱為流動的穩定性。

流體的慣性使擾動擴大，但流體的粘性則抑制擾動，故流動的穩定性隨雷諾數的增大而減弱。層流開始轉變為紊流的雷諾數稱為臨界雷諾數。小擾動法是分析流動穩定性的一個重要理論。在多數情況下，壁面剪切流中的擾動逐漸增長，使流動失穩而形成紊流斑，最後形成紊流。

8. 由層流過渡到湍流的機理何在

最主要的是雷諾數變大的情況下，流體就會對一點點小的擾動非常的敏感，所以就會產生湍流

9. comsol 從層流過渡到湍流如何模擬

對於黑匣子軟體來說，對付這種不收斂就得好好琢磨琢磨，有些時候即便你知道什麼離散格式，什麼誤差分析也無濟於事。
我的建議是（常用的建模調錯流程）
第一，建好模型，先用層流試一試，試到可以收斂為止；
第二，試的過程中要把握住 是入口條件，還是流體屬性，還是網格對收斂性有較大影響？（怎麼試？當然是一次一次不斷改，不斷計算了）
第三，層流成功了，再換湍流，設置湍流可能需要入口湍流參數，好好琢磨一下參數應該怎麼設置（有計算公式）
第四，如果層流成功，湍流不好使，那說明問題出在湍流身上，這就要好好找找湍流方程哪些因素影響流動（比如湍流粘度算的對嗎？邊界層網格需不需要加密？）
第五，反復自己測試；

忠告：遇到問題多問自己為什麼，而不是第一時間想著去求助

第六，如果調試物理場（初邊值條件，網格，幾何）都無濟於事，這時候該試試求解器了，默認的求解器不滿足就自己動手改一改；
第七，求解器也無濟於事，那就在物理場中修改穩定性條件，比如增大人工粘度（各向異性擴散）
最後，如果還不行，再考慮求助高手，讓他幫你看一看，但你有這么多自己琢磨的過程，也是增加經驗的過程。遠比遇到問題就問好得多！

10. 層流和紊流

1883年，英國物理學家雷諾通過大量的實驗發現，流體存在著兩種不同的流動狀態：層流和紊流（又稱為湍流）。

運動流體依據流動速度、流體密度和流動發生的底床粗糙程度會顯示兩種流動形態。染色實驗顯示，將一股染色的細小水流注入緩慢流動的單向水流中，細小水流會保持平直、連貫、寬度近於不變的運動軌跡，這種類型的運動稱為層流（laminar flow）。它可被看做是一系列平行的層或細線，稱為流線（streamline）。流線會在物體上方彎曲，但從不相交（圖2-2）。層流僅以很慢的速度出現在平坦的底床之上。如果流速增加或流體的黏度減小，染色的水流不再連貫而被斷開並強烈扭曲。它以一系列不斷變化和變形的塊體形式流動，並且存在大量的垂直於主流向的水流；也就是說，流線以極其復雜的方式交混，這種類型的流動稱為紊流（turbulent flow）。因此，紊流是流體一種不規則和隨機的流動形態。高度紊亂的流體稱為渦流（eddy）。

圖2-2 層流與紊流圖解

實驗證明，隨著水流流速加大，層流可以轉變為紊流；反之，隨著水流流速減小，紊流也可以轉變為層流，這種流體形態轉變時的平均流速（v）稱為臨界流速（v_K）。雷諾通過實驗表明，流動形態不僅與流速有關，還與流體的黏滯系數（μ，動力黏滯系數，單位為Pa·s；ν，運動黏滯系數，單位為m²/s）和密度（ρ），以及流體所通過的管道直徑（d）有關。v、ρ、d愈大就愈易轉變為紊流，μ或ν愈大則愈不易轉變為紊流。而且還發現，臨界流速也是隨ρ、μ（ν）、d值的不同而變化，因此臨界流速不便作為流態的判別准則。但雷諾還發現，不論ρ、μ、d如何變化，流動形態轉變時的v_Kdρ/μ或v_Kd/ν值卻比較固定，而且是一個無量綱數。將平均流速（v）、管道直徑（d）、黏滯系數（μ或ν）和密度（ρ）歸納為一個無量綱數，稱為雷諾數（Reynolds number，Re），即

沉積學原理（第二版）

在管道條件下：Re<2320為層流；Re=2320為臨界流，也稱為臨界雷諾數（Re_K），其對應的是臨界流速（v_K）；Re>2320為紊流。

值得注意的是，在明渠條件下，層流與紊流的雷諾數值范圍與管道條件不同（即臨界雷諾數不等於2320）。它應該用水力半徑（R）代替管道直徑（d）來計算臨界雷諾數，因R=d/4，所以明渠流的臨界雷諾數（Re_K）約為500。層流、臨界流和紊流的基本特徵見表2-2。

表2-2 層流、臨界流、紊流的基本特徵

流體質點的向上運動減慢了沉積顆粒的下降速率，因此減慢了它們的沉積速率；同時，流體紊流更有利於流體從沉積物底床上侵蝕和搬運顆粒；紊流抵抗形變的能力要大於層流。

當黏滯力佔主導時，就像在高密度的泥流中，雷諾數很小，流動屬層流。非常慢的流速或淺的水流也會產生低的雷諾數與層流。當慣性力佔主導時，流動速度增加，就像在空氣和河流中的大部分流動，雷諾數很大，流動是紊流。因此，自然條件下大多數的流動是紊流。由公式（2-2）可知，黏度的增加與流動速度和流動深度的減小有相同的效果。當雷諾數高於臨界值，通常介於500～2000之間時會發生從層流到紊流的轉變。因此，雷諾數可以用來判定水流是層流還是紊流，並有助於確定紊流程度。由於雷諾數無量綱，因此在模擬自然流動實驗中具有特殊價值。