研究紊流用什么方法

A. 湍流模型的三种方法

1、平均N-S方程的求解。
2、大涡模拟（LES）。
3、直接数值模拟（DNS）。
但是由于叶轮机械内部结构的复杂性以及计算机运算速度较慢，大涡模拟和直接数值模拟还很少用于叶轮机械内部湍流场的计算，更多的是通过求解平均N-S方程来进行数值模拟。因为平均N-S方程的不封闭性，人们引入了湍流模型来封闭方程组，所以模拟结果的好坏很大程度上取决于湍流模型的准确度。自70年代以来，湍流模型的研究发展迅速，建立了一系列的零方程、一方程、两方程模型和二阶矩模型，已经能够十分成功的模拟边界层和剪切层流动。但是，对于复杂的工业流动，比如航空发动机中的压气机动静叶相互干扰问题，大曲率绕流，激波与边界层相互干扰，流动分离，高速旋转以及其他一些原因，常常会改变湍流的结构，使那些能够预测简单流动的湍流模型失效，所以完善现有湍流模型和寻找新的湍流模型在实际工作中显得尤为重要。

B. 湍流是如何产生的

湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。湍流是一种非常复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。它由于粘性力引起的，你也可以把湍流理解为各种不同的漩涡的叠加。雷诺数是表征惯性力与粘性力的比值，也是判断层流与湍流的一个重要依据。雷诺数很小时（<2300）粘性力起主导作用，此时流态为层流；当雷诺数很大的时候，此时惯性力占主导作用，此时流态为湍流。目前在数值模拟预测湍流流动的时候，主要有三种方法：直接模拟(DNS); 要精确模拟空间结构复杂，时间剧烈变化的湍流，需要的计算步长非常小，网格节点非常多，基本只有拥有超级计算机的研究中心才能进行；

大涡模拟(LES)；用NS方程来模拟大尺度涡旋，而忽略小尺度涡旋。这种方法需要的计算机资源虽然也很多，但是比DNS小得多；应用Reynolds时均方程模拟；这个是目前工程应用中最广泛的方法。工程应用中，根据不同的情况常用的模型有 零方程模型，一方程模型，两方程模型等，其中，我觉得k-ε模型应该是最常用的了。

C. 紊流的经验理论

最早的半经验理论是J.V.布森涅斯克于1877年提出来的紊动粘滞系数概念及涡粘滞模型理论。1925年，L.普朗特提出了混合长度理论。他认为紊动质团要运行一定距离后才和周围流体掺混并失去原有的特征，在这段距离内，质团保持其原有特征。他称这段距离为混合长度l。假设：
（2）式中，U’为脉动流速；u为时均流速；脚标i、j表示互相垂直的两个方向，因此（3）假定在自由紊流中，l在横断面上是个常数并与所论断面的混合长度成正比。在壁面紊流中，l=kxj，此处xj为距壁面的法向距离，k称为卡门常数，当k≈0.4时，理论结果与实测资料吻合较好。1915年G.I.泰勒提出了涡旋传递理论，其要点是把涡量作为一个可以传递的星，在脉动流速的作用下，具有涡量的流体质团要运行一定距离后，其涡量才发生变化，而在这段距离lw之内涡量为常数；他所得到的雷诺应力表示式为(4)一般情况下，lw= KnXj，实测表明可取k≈0.2。
1930年，T.von卡门提出了紊动局部相似假说，他假定：除紧靠壁面区域外，紊动的机理和流体的粘性无关，在统计意义上，脉动流速场各点附近的局部范围内是彼此相似的，相互间只有长度和时间的尺度不同。由这两点出发，他得出混合长紊流的统计理论除可由纳维－斯托克斯方程出发研究紊流以外，还可以用处理随机现象的统计方法来研究紊流。G.I.泰勒最早应用此法，他于1921年提出了同一空间点不同时刻脉动流速的相关概念，并称其为拉格朗日相关或自相关。1935年他又提出了同一时刻不同空间点脉动流速相关的概念，也称为欧拉相关或互相关。这两个相关系数分别表示如下：自相关系数式中，i、j可以为同一点的两个不同方向，也可以是不同点的两个不同方向或相同方向。除了上述脉动流速间的二阶相关以外，还有脉动流速与脉动压强间的相关和脉动流速的三阶相关等。对紊流脉动量间进行相关分析，建立以相关张量表示的运动微分方程后求解，这种途径只限于对均匀各向同性紊流的研究中，取得了一定成果。脉动量的概率分布也是紊流运动的一个特性。在均匀紊流里，脉动流速的概率分布接近于正态分布；但在剪切紊流里，则其概率分布常常不是正态分布，越靠近进壁或越靠近自由紊流的边缘，越偏离正态分布。为了更准确地表示出脉动量概率分布特性，有时还需研究脉动量的三阶矩（偏斜度）和四阶矩（峰态参数）。在统计理论中，另一个重要的组成部分是能谱分析。自60年代起，由于流动显示与量测技术的进步，人们发现可把紊流看作是由许多尺度大小不同的涡旋组成的流动。大涡从时均流动中取得能量，逐级向小涡传递，最后通过粘性作用而耗散。大小不同的涡旋引起不同频率（域波数）的脉动，所以，可按频率（或波数）将紊流中的脉动能量分解，而求得各种频率（或波数）的涡所具有的脉动能量的分布，称其为频谱（或波谱）或称为紊流能谱。脉动流速(t)的-维能谱密度Ei(n)可表示为（7）在此式中，n为每单位时间内脉动的次数，称频率；RE(t)为自相关系数。一维能谱易于出现混淆现象，故有时采用三维能谱。以波数k为变量的能谱曲线如图所示。

D. 确定紊流沿程水头损失通常用什么方法

测断面平均流速，因为，沿程水头损失h1与断面平均流速V之间的关系:
h1=KV∧m（即k与V的m次方的乘积）在紊流时，m＝1．75～2．0，所以沿程水头损失与流速的1.75～2.0次方成正比！

E. 流通力学中湍流研究的基本方法有那些

湍流问题是流体力学中最为神秘又最为引人入胜的问题
也是牛顿经典力学体系内至今仍然没有解决的唯一问题
湍流会产生出不可思议的结构 至今无法用方程完美表述
研究湍流的基本方法：1理论分析 2数值分析 3实验模拟

F. 研究层流和紊流的实际意义是什么

比如：层流和紊流在管道的水头损失计算是不一样的。

G. 紊流有哪些应用

；电子计算机的应用也使量测数据处理简易化，从而对紊流的起源、紊流的内部结构有了深入的认识。对壁面紊流的起源提出了猝发现象的图形。但就实用观点来说，至今还没有一个较为成熟的紊流理论，许多基本技术问题还不能完满地用紊流理论来解决，主要还是利用半经验公式。
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H. 层流与紊流的判别方法

通过计算流体的雷诺数进行判断，有关雷诺数请参考网络

在工程领域，一般认为雷诺数小于2000的流体为层流，雷诺数大于4000的流体为紊流。
介于中间的流体认定为从层流到紊流的转换阶段。
实际应用中，层流的雷诺数上限设定为2300。

I. 流通力学中湍流研究的基本方法有那些

计算机绘图
施工
计算结构
最好还能编制预算
在结构力学里比较难
也是分方向的
如果你以后搞道路方面的
影响线是重点
如果你搞桥梁
还要学空气动力学
而且结构分析很抽象
没有什么好方法
多做题

J. 紊流的实验研究

主要内容是观察紊流现象和测定各种紊流参数。观察现象通常所用的手段有纹影法、干涉法、染色法、氢泡法等。激光干涉法及全息摄影技术也得到了广泛的使用。至于数据处理方面，可用实时频谱仪，x－y坐标仪等，在量测的同时给出有关紊流的频谱、相关函数、概率密度等数据。