有哪些方法可以使层流转变为湍流

1. 层流是怎样变成湍流的

上述蝴蝶拍打翅膀(这样一些小因素)对大气湍流的形成起到了“种子”的作用。物理学家认为，湍流就是因这些“种子”(或小因素)的影响被急剧放大而形成的。物体表面某些不规则或规则的部分，如溪底某个凸起的尖石(溪流在这里可能形成湍流)或圆柱体(水流过圆柱体时可能形成湍流)等是种子，物体的各种振动及原始漩涡均是种子。从时间角度看，层流具有明显的周期性，湍流则无周期性可言，或者说周期为无穷长。所谓周期性是指系统具有每隔一定时间就恢复原来状态的特性。科学实验表明，层流周期随雷诺数增加(或减少)而变化。在某一雷诺数上周期将倍增，雷诺数进一步增加会导致进一步的倍增，周期增至无穷大后，层流就成了湍流。物理学家菲金鲍姆还发现了预测连续周期倍增间隔的方法，这个连续间隔比率由一个通用“幻数”4.66920给出。

2. 液流型态从层流到湍流的变化体现在哪些方面

主要体现在流段截面上流体的流向，层流的流线没有交叉，就是流体没有断面方向的流动。湍流流线交叉，流体发生断面方向的流动，即流体在各断面内也发生了交换。

3. 高等传热学中针对层流和湍流的能量传递过程分别使用了什么转化方法

传热学中热量传递的三种基本方式是：热传导（导热）、热对流、热辐射
流体力学中引起热量输运的三种方式是：导热、对流、湍流脉动
因此：层流的热量传递是分子热运动造成的，即导热；
湍流的热量传递有分子热运动的作用（导热），但起主要作用的湍流脉动

4. 层流和湍流的运动方式

层流和湍流是流体流动的一种性质。

流体流动时，如果流体质点的轨迹（一般说随初始空间坐标x、y、z随时间t而变）是有规则的光滑曲线（最简单的情形是直线），这种流动叫层流，没有这种性质的流动叫湍流。1959年J.欣策曾对湍流下过这样的定义：湍流是流体的不规则运动，流场中各种量随时间和空间坐标发生紊乱的变化，然而从统计意义上说，可以得到它们的准确的平均值。

在直径为d的直管中，若流体的平均流速为v,由流体运动粘度v组成的雷诺数有一个临界值（大约为2300～2800）Recr,若Re<Recr则流动是层流,在这种情况下,一旦发生小的随机扰动,随着时间的增长这扰动会逐渐衰减下去；若Re>Recr,层流就不可能存在了,一旦有小扰动,扰动会增长而转变成湍流。

.雷诺在1883年用玻璃管做试验，区别出发生层流或湍流的条件。把试验的流体染色，可以看到染上颜色的质点在层流时都走直线。当雷诺数超过临界值Recr时，可以看到质点有随机性的混合，在对时间和空间来说都有脉动时，就是湍流。

不用统计、概率论的方法引进某种量的平均值就难于描述这一流动。除直管中湍流外还有多种多样各具特点的湍流，虽经大量实验和理论研究，但至今对湍流尚未建立起一套统一而完整的理论。大多数学者认为应该从纳维－斯托克斯方程出发研究湍流。湍流对很多重大科技问题极为重要。

因此，近几十年所采取的做法是针对具体一类现象建立适合它特点的具体的力学模型。例如，只适用于附体流的湍流模型；只适用于简单脱体然后又附体的流动；只适用于翼剖面尾迹的或者只适用于激波和边界层相互作用的湍流模型等等。

5. 层流与湍流存在什么关系

当流过圆柱体的流体的雷诺数约为40时，流体在圆柱体周围开始摆动；当雷诺数增至300时，摆动就开始分解为无规则的、沿圆柱体顺流而下的湍流；雷诺数再高达数千时，湍流环绕着圆柱体流动。层流如何转变为湍流是一个妙理幽深诱人研究的问题，现已基本清楚，它原来与紊乱或混沌休戚相关。所谓混沌就是一种极端的无序。美国麻省理工学院的E•N•洛伦兹在20世纪70年代发现的混沌性表明，只有几个因素的简单确定性系统也会产生随机性的行为。例如，一个滴水龙头，当水流速度不高时，会很有规律地滴下水来，连续滴水的时间间隔几乎相同，但当水流速度较高时，水滴虽然仍一滴滴分开落下，其滴嗒的方式却始终不重复，就如一个有无限创造力的鼓手能敲击花样无穷的鼓点。这种毫无规律但仅由速度这个确定性因素决定的滴水现象就是一种混沌现象。混沌系统对初始影响非常敏感，可谓失之毫厘谬以千里。洛伦兹曾在60年代用“蝴蝶效应”风趣地说明了天气为什么难以长期预报：气象台也许能全面地考虑各种气象条件。如果由这些气象条件决定的天气再不受其他因素影响了，气象台原则上应能长期预报天气，然而气象台却无法考虑到诸如(在何时何地有)“蝴蝶拍打它的翅膀”这样一些小因素的影响。这些小因素本身并不能直接左右天气，而是因为天气是一个混沌系统，对这些小因素很敏感，它们很容易与某些气象条件(如风速、风向等)一道(或者说被某些气象条件放大)使整个气象条件发生急剧变化，如使大气层流变成湍流，产生一个个大气漩涡，最终使气候发生变化，造成天气误报。

6. 为什么层流会逐渐演化为湍流是由于各层流速不同造成压强不同,从而形成的径向流动么

你说的差不多吧,具体情况是这样的：层流转化为湍流有两条件：（1）涡体的形成(就是你说的造成压强不同原因）（2）涡体脱离本流层进入相邻流层（你说的径向流动） 下面具体解释（1）（2）,（1）涡体形成：层流状态下,流体受到干扰造成流线波动而弯曲,形成波谷波峰（有图就好说啦）就是有的地方密有的地方疏,密的地方流速大压强小,疏的地方流速小压强大 ,在力矩的作用下转动形成涡体；但是还不一定能过渡到湍流,（2)进入相邻流层：涡体形成,即便雷诺数够大,就是粘性够小,涡体还不一定就在自身旋转造成的惯性力下克服粘性力而进入相邻流层,只有雷诺数足够大,流体还受到扰动,那么在涡体旋转的升力作用下进入流层,转化为湍流.

7. 液体的流动状态有几种各自的特点以及判别方法是什么

液体的流动状态有两种，分别是层流和紊流。

层流：是流体流动呈现层状，粘结力起主导作用，液体质点受粘性的约束，流动时能量损失少。

紊流：是流体流动呈现混杂状，惯性力起主导作用，粘结力的制约作用减弱，流动时能量损失大。

液体的流动状态用雷诺系数来判断，当雷诺系数Re＜Rec时流动状态为层流，当雷诺系数Re＞Rec时流动状态为紊流。

流体在管内低速流动时呈现为层流，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。流体的流速在管中心处最大，其近壁处最小。管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5。

(7)有哪些方法可以使层流转变为湍流扩展阅读：

在低雷诺数的情况下，细致地调节细管中红水的流速，当它与主流管内水流速度相近时，可以看到清水中有稳定而清晰的红色水平流线，主流管中各水层互不干扰，是层流的典型例子。

经常遇见的层流现象还有毛细管或多孔介质中的流动、轴承润滑膜中的流动、微小颗粒在粘性流体中运动时引起的流动、液体或气体流经物体表面附近形成的边界层中的流动等。

层流稳定性问题和充分发展的紊流特性问题是紊流理论中重要的内容。层流稳定性问题，层流对外来的各种扰动均具有一定的抑制能力，这种能力称为流动的稳定性。

流体的惯性使扰动扩大，但流体的粘性则抑制扰动，故流动的稳定性随雷诺数的增大而减弱。层流开始转变为紊流的雷诺数称为临界雷诺数。小扰动法是分析流动稳定性的一个重要理论。在多数情况下，壁面剪切流中的扰动逐渐增长，使流动失稳而形成紊流斑，最后形成紊流。

8. 由层流过渡到湍流的机理何在

最主要的是雷诺数变大的情况下，流体就会对一点点小的扰动非常的敏感，所以就会产生湍流

9. comsol 从层流过渡到湍流如何模拟

对于黑匣子软件来说，对付这种不收敛就得好好琢磨琢磨，有些时候即便你知道什么离散格式，什么误差分析也无济于事。
我的建议是（常用的建模调错流程）
第一，建好模型，先用层流试一试，试到可以收敛为止；
第二，试的过程中要把握住 是入口条件，还是流体属性，还是网格对收敛性有较大影响？（怎么试？当然是一次一次不断改，不断计算了）
第三，层流成功了，再换湍流，设置湍流可能需要入口湍流参数，好好琢磨一下参数应该怎么设置（有计算公式）
第四，如果层流成功，湍流不好使，那说明问题出在湍流身上，这就要好好找找湍流方程哪些因素影响流动（比如湍流粘度算的对吗？边界层网格需不需要加密？）
第五，反复自己测试；

忠告：遇到问题多问自己为什么，而不是第一时间想着去求助

第六，如果调试物理场（初边值条件，网格，几何）都无济于事，这时候该试试求解器了，默认的求解器不满足就自己动手改一改；
第七，求解器也无济于事，那就在物理场中修改稳定性条件，比如增大人工粘度（各向异性扩散）
最后，如果还不行，再考虑求助高手，让他帮你看一看，但你有这么多自己琢磨的过程，也是增加经验的过程。远比遇到问题就问好得多！

10. 层流和紊流

1883年，英国物理学家雷诺通过大量的实验发现，流体存在着两种不同的流动状态：层流和紊流（又称为湍流）。

运动流体依据流动速度、流体密度和流动发生的底床粗糙程度会显示两种流动形态。染色实验显示，将一股染色的细小水流注入缓慢流动的单向水流中，细小水流会保持平直、连贯、宽度近于不变的运动轨迹，这种类型的运动称为层流（laminar flow）。它可被看做是一系列平行的层或细线，称为流线（streamline）。流线会在物体上方弯曲，但从不相交（图2-2）。层流仅以很慢的速度出现在平坦的底床之上。如果流速增加或流体的黏度减小，染色的水流不再连贯而被断开并强烈扭曲。它以一系列不断变化和变形的块体形式流动，并且存在大量的垂直于主流向的水流；也就是说，流线以极其复杂的方式交混，这种类型的流动称为紊流（turbulent flow）。因此，紊流是流体一种不规则和随机的流动形态。高度紊乱的流体称为涡流（eddy）。

图2-2 层流与紊流图解

实验证明，随着水流流速加大，层流可以转变为紊流；反之，随着水流流速减小，紊流也可以转变为层流，这种流体形态转变时的平均流速（v）称为临界流速（v_K）。雷诺通过实验表明，流动形态不仅与流速有关，还与流体的黏滞系数（μ，动力黏滞系数，单位为Pa·s；ν，运动黏滞系数，单位为m²/s）和密度（ρ），以及流体所通过的管道直径（d）有关。v、ρ、d愈大就愈易转变为紊流，μ或ν愈大则愈不易转变为紊流。而且还发现，临界流速也是随ρ、μ（ν）、d值的不同而变化，因此临界流速不便作为流态的判别准则。但雷诺还发现，不论ρ、μ、d如何变化，流动形态转变时的v_Kdρ/μ或v_Kd/ν值却比较固定，而且是一个无量纲数。将平均流速（v）、管道直径（d）、黏滞系数（μ或ν）和密度（ρ）归纳为一个无量纲数，称为雷诺数（Reynolds number，Re），即

沉积学原理（第二版）

在管道条件下：Re<2320为层流；Re=2320为临界流，也称为临界雷诺数（Re_K），其对应的是临界流速（v_K）；Re>2320为紊流。

值得注意的是，在明渠条件下，层流与紊流的雷诺数值范围与管道条件不同（即临界雷诺数不等于2320）。它应该用水力半径（R）代替管道直径（d）来计算临界雷诺数，因R=d/4，所以明渠流的临界雷诺数（Re_K）约为500。层流、临界流和紊流的基本特征见表2-2。

表2-2 层流、临界流、紊流的基本特征

流体质点的向上运动减慢了沉积颗粒的下降速率，因此减慢了它们的沉积速率；同时，流体紊流更有利于流体从沉积物底床上侵蚀和搬运颗粒；紊流抵抗形变的能力要大于层流。

当黏滞力占主导时，就像在高密度的泥流中，雷诺数很小，流动属层流。非常慢的流速或浅的水流也会产生低的雷诺数与层流。当惯性力占主导时，流动速度增加，就像在空气和河流中的大部分流动，雷诺数很大，流动是紊流。因此，自然条件下大多数的流动是紊流。由公式（2-2）可知，黏度的增加与流动速度和流动深度的减小有相同的效果。当雷诺数高于临界值，通常介于500～2000之间时会发生从层流到紊流的转变。因此，雷诺数可以用来判定水流是层流还是紊流，并有助于确定紊流程度。由于雷诺数无量纲，因此在模拟自然流动实验中具有特殊价值。