О фильме с таким названием см Турбулентность фильм Турбуле нтность устар турбуле нция от лат turbulentus бурный беспоряд
Турбулентность

Турбуле́нтность, устар. турбуле́нция (от лат. turbulentus — бурный, беспорядочный), турбуле́нтное тече́ние — явление, когда при увеличении скорости течения жидкости (или газа) образуются нелинейные фрактальные волны. Волны образуются обычные, линейные различных размеров, без наличия внешних сил и/или при наличии — сил, возмущающих среду. Волны появляются случайно, и их амплитуда меняется хаотически в некотором интервале. Они возникают чаще всего либо на границе, у стенки, и/или при разрушении или опрокидывании волны. Они могут образоваться на струях (экспериментально турбулентность можно наблюдать на конце струи пара из (электро)чайника).

Количественные условия перехода к турбулентности были экспериментально открыты английским физиком и инженером О. Рейнольдсом в 1883 году при изучении течения воды в трубах. Для расчёта подобных течений были созданы различные модели турбулентности.
Описание
При определённых параметрах турбулентность наблюдается в потоках жидкостей и газов, многофазных течениях, жидких кристаллах, квантовых бозе- и ферми- жидкостях, магнитных жидкостях, плазме и любых сплошных средах (например, в песке, земле, металлах). Турбулентность также наблюдается при взрывах звёзд, в сверхтекучем гелии, в нейтронных звёздах, в лёгких человека, движении крови в сердце, при турбулентном (т. н. вибрационном) горении.
Турбулентность в её обычном понимании возникает в пристеночных слоях слабовязких жидкостей или газов либо на некотором удалённом расстоянии за плохообтекаемыми телами. Турбулентность возникает самопроизвольно, когда соседние области среды следуют рядом или проникают один в другой, при наличии перепада давления или при наличии силы тяжести, или когда области среды обтекают непроницаемые поверхности. Она может возникать при наличии вынуждающей случайной силы. Обычно внешняя случайная сила и сила тяжести действуют одновременно. Например, при землетрясении или порыве ветра падает лавина с горы, внутри которой течение снега турбулентно. Мгновенные параметры потока (скорость, температура, давление, концентрация примесей) при этом хаотично колеблются вокруг средних значений. Зависимость квадрата амплитуды от частоты колебаний (или спектр Фурье) является непрерывной функцией.
Обычно турбулентность наступает при превышении критической величины неким параметром, например числом Рейнольдса или Рэлея (в частном случае скорости потока при постоянной плотности и диаметре трубы и/или температуры на внешней границе среды).
Турбулентность, например, можно создать:
- увеличив число Рейнольдса (увеличить линейную скорость или угловую скорость вращения потока, размер обтекаемого тела, уменьшить первый или второй , увеличить плотность среды);
- увеличив число Рэлея (нагреть среду);
- увеличив число Прандтля (уменьшить вязкость);
- увеличив угловую скорость вращения или радиальный градиент температуры (явление цикла индекса);
- задав очень сложный вид внешней силы (примеры: хаотичная сила, удар). Течение может не иметь фрактальных свойств.
- создав сложные граничные или начальные условия, задав функцию формы границ. Например, их можно представить случайной функцией. Например: течение при взрыве сосуда с газом. Можно, например, организовать вдув газа в среду, создать шероховатую поверхность. Использовать разгар сопла. Поставить сетку в течение. Течение может при этом не иметь фрактальных свойств.
- создав квантовое состояние. Данное условие применимо только к изотопам гелия 3 и 4. Все остальные вещества замерзают, оставаясь в нормальном, не квантовом состоянии.
- облучив среду звуком высокой интенсивности.
- с помощью химических реакций, например горения. Форма пламени, как и вид водопада может быть хаотичной.
Скорее всего, турбулентность описывается уравнением Больцмана, поскольку характерные масштабы этого уравнения намного меньше масштабов турбулентности. Но вопрос остаётся открытым, в настоящее время ведутся исследования о применимости этого уравнения для моделирования процесса возникновения турбулентности. Проблема заключается в том, что уравнения движения жидкости (уравнения Навье — Стокса) являются безмасштабными, то есть сами по себе не задают пределов прямого каскада (см. ниже) и таким образом не определяют характерного размера (масштаба) турбулентных вихрей. Тем не менее, на их основе разработано огромное множество математических моделей турбулентности (RANS, LES, DES и DNS модели). Эти модели, за исключением модели DNS, широко используются для инженерных расчётов. Однако до настоящего момента не получено ни одного точного аналитического решения этой системы уравнений для турбулентной области течения.
Виды турбулентности

- Двумерная турбулентность наблюдается в тонких плёнках или слоях жидкости или газа. Поскольку толщина земной атмосферы намного меньше земного радиуса, атмосфера Земли является двумерной системой и большинство погодных явлений (циклоны, ураганы и т. п.) могут рассматриваться как двумерные турбулентные вихри.
- Основное отличие двумерной турбулентности от трёхмерной заключается в направлении переноса энергии в спектре: в трёхмерной среде крупные турбулентные вихри распадаются на более мелкие, те, в свою очередь, на ещё более мелкие, которые затем теряют свою энергию (замедляются) за счёт действия не консервативных сил. В двумерной среде наоборот, малые завихрения усиливают друг друга, складываясь и создавая всё более крупные завихрения. Экспериментально двумерная турбулентность может наблюдаться в искусственно создаваемой мыльной плёнке воды толщиной от 4 до 5 микрон.
- Оптическая турбулентность.
- Хаотичное мерцание звёзд на ночном небе связано с случайным изменением плотности воздуха. Это так же проявление мелкомасштабной атмосферной турбулентности.
- Речная турбулентность. Течение воды в реке турбулентно. Когда число Рейнольдса и расход меняется, река меняет шероховатость своего дна.
- В жидких кристаллах (нематиках), когда скорость среды равна нулю, наблюдается так называемая «медленная» турбулентность.
- Химическая турбулентность. В частном случае, она может быть описана уравнением В. Н. Николаевского..
- Кварк-глюонная плазма, которая существовала на ранней стадии Вселенной, описывается моделью идеальной жидкости (то есть уравнением Навье — Стокса с величиной вязкости, равной нулю). Это пример турбулентного состояния плазмы.
- Однородная и изотропная
- Изотропная — когда её статистические параметры не зависят от направления. Создаётся искусственно на некотором расстоянии после металлической сетки или решётки.
- Однородная — когда её параметры меняются вдоль выбранной оси, но в данном сечении (например, трубы́) они одинаковы.
- На поверхности (см. Многофазная система) под влиянием вибраций. Например, в слое стеклянных сфер в кукурузном крахмальном сиропе при частоте 120 Гц и виброускорении в 25 g.
Теория
Эту статью необходимо исправить в соответствии с правилами Википедии об оформлении статей. |
Для теоретического описания турбулентности применяются различные подходы.
При статистическом подходе считается, что турбулентность порождает случайно изменяющаяся совокупность вихревых элементов различных размеров.
Другим подходом является метод спектрального анализа, который дополняет статистический подход.
При больших числах Рейнольдса, скорости потока от небольших изменений на границе зависят слабо. Поэтому при разных начальных скоростях движения корабля формируется одна и та же волна перед его носом, когда он движется с крейсерской скоростью. Нос ракеты обгорает и создаётся одинаковая картина разгара, несмотря на разную начальную скорость.
Фрактальный — означает самоподобный. У прямой линии фрактальная размерность равна единице. У плоскости равна двум. У шара трём. Русло реки имеет фрактальную размерность больше 1, но меньше двух, если рассматривать его с высоты спутника. У растений фрактальная размерность вырастает с нуля до величины больше двух. Есть характеристика геометрических фигур, называется фрактальная размерность. Наш мир нельзя представить в виде множества линий, треугольников, квадратов, сфер и других простейших фигур. И фрактальная размерность позволяет быстро характеризовать геометрические тела сложной формы. Например, форму листа дерева.
Нелинейная волна — волна, которая обладает нелинейными свойствами. Их амплитуды нельзя складывать при столкновении. Их свойства сильно меняются при малых изменениях параметров. Нелинейные волны называют диссипативными структурами. В них нет линейных процессов дифракции, интерференции, поляризации. Но есть нелинейные процессы, например, самофокусировка. При этом резко, на порядки увеличивается коэффициент диффузии среды, перенос энергии и импульса, сила трения на поверхность.
То есть, в частном случае, в трубе с абсолютно гладкими стенками при скорости выше некоторой критической, в течение любой сплошной среды, температура которой постоянная, под действием только силы тяжести всегда самопроизвольно образуются нелинейные самоподобные волны и затем турбулентность. При этом нет никаких внешних возмущающих сил. Если дополнительно создать возмущающую случайную силу или ямки на внутренней поверхности трубы, то турбулентность также появится.
В частном случае нелинейные волны — вихри, торнадо, солитоны и другие нелинейные явления (например, волны в плазме — обычные и шаровые молнии), происходящие одновременно с линейными процессами (например, акустическими волнами).
На математическом языке турбулентность означает, что точное аналитическое решение дифференциальных уравнений в частных производных сохранения импульса и сохранения массы Навье-Стокса (это закон Ньютона с добавлением сил вязкости и сил давления в среде и уравнение неразрывности или сохранения массы) и уравнение энергии представляет собой при превышении некоторого критического числа Рейнольдса, странный аттрактор. Они представляют нелинейные волны и обладают фрактальными, самоподобными свойствами. Но так как волны занимают конечный объём, какая-то часть области течения ламинарна.
При очень малом числе Рейнольдса — это всем известные линейные волны на воде небольшой амплитуды. При большой скорости мы наблюдаем нелинейные волны цунами или обрушение волн прибоя. Например, крупные волны за плотиной распадаются на волны меньших размеров.
Вследствие нелинейных волн любые параметры среды: (скорость, температура, давление, плотность) могут испытывать хаотические колебания, изменяются от точки к точке и во времени не периодически. Они очень чувствительны к малейшим изменением параметров среды. В турбулентном течении мгновенные параметры среды распределены по случайному закону. Этим турбулентные течения отличаются от ламинарных течений. Но управляя средними параметрами, мы можем управлять турбулентностью. Например, изменяя диаметр трубы, мы управляем числом Рейнольдса, расходом топлива и скоростью заполнения бака ракеты.
Уравнения Навье — Стокса (обычные, а не усреднённые по какому-то интервалу времени) описывают и мягкую, и жёсткую потерю устойчивости течений. Их можно вывести тремя способами из общих законов сохранения: постулируя закон трения Ньютона(обобщённый), следуя методу Чепмена-Энскога и из метода Грэда.
При вязкости равной нулю уравнения сводятся к уравнению Эйлера. Точные решения уравнения Эйлера также хаотичны.
Общепринято считать проекцию вектора скорости на ось координат в турбулентном потоке, состоящей из средней или осреднённой величины, за некоторое выбранное время, и плюс мгновенной составляющей:
м/с.
Здесь — пульсационная составляющая или пульсация. Оказалось удобно ввести понятие степень турбулентности:
Для трёх осей:
Турбулентное течение с большим числом Рейнольдса называют развитой турбулентностью. При разных граничных условиях оно всегда приводит к созданию одного и того же профиля скоростей. Это свойство независимости параметров от числа Рейнольдса называют автомодельностью течения. Наблюдается экспериментально в струях или в пограничном слое.
Можно создать изотропную турбулентность, когда статистические параметры течения (функция распределения вероятности, дисперсия, моменты) одинаковы в направлении разных осей координат и не зависят от времени.
Теория однородной турбулентности (то есть, при очень больших числах Рейнольдса, когда её статистические параметры не зависят от времени и примерно постоянны в течении, но зависят от направления) была создана советскими учёными Обуховым и Колмогоровым. И использовалась затем во многих инженерных расчётах. Теория привела к созданию упрощённых полуэмпирических моделей течения: (ка-эпсилон) и многих других.
Большинство течений жидкостей и газов в природе (движение воздуха в земной атмосфере, воды в реках и морях, газа в атмосферах Солнца и звёзд и в межзвёздных туманностях и т. п.), в технических устройствах (в трубах, каналах, струях, в пограничных слоях около движущихся в жидкости или газе твёрдых тел, в следах за такими телами и т. п.) турбулентны из-за наличия источников энергии и импульса, наличия внешних возмущающих сил или отсутствия сил сопротивления трения в квантовых жидкостях.
При процессах горения или химических реакциях на явление турбулентности накладываются множество других физических и химических процессов. Например, эффект конвекции, автоколебаний, гистерезиса. В этом случае говорят о турбулентной конвекции. Обычно принимается, что переход от ламинарного течения к турбулентному происходит при достижении критического числа Рейнольдса (Re). Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения, его коэффициента вязкости, который зависит от температуры, которое зависит от давления (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.). Например, для течения в круглой трубе . В последнее время показано, что это правомерно только для напорных потоков. Но удар по трубе, её резкое вращение или колебание могут вызвать появление турбулентности.
То есть, турбулентность может возникать самопроизвольно, а может в результате действий нескольких внешних сил.
При изучении течения жидкости через трубки малого диаметра французским врачом и учёным Пуазейлем в 1840—1842 гг. выведена формула, по которой можно рассчитать расход воды через трубу. До Пуазейля исследованием движения вязкой жидкости через трубы малого диаметра занимался Хаген (1797—1884). При большом расходе формула оказалась неверной. Причина в том, что в трубе возникала турбулентность.
Стоксом, английским учёным-теоретиком были найдены решения уравнения движения вязкой жидкости для малых чисел Re (это второй закон Ньютона с добавками сил давления и сил вязкости), которые он вывел в 1845 г. для движения жидкости в круглой трубе. Затем он получил формулу силы сопротивления при равномерном движении шара в неограниченной жидкости в 1851 году. Её стали использовать для определения коэффициента динамической вязкости. Но решения совпали с опытом лишь при малых скоростях движения жидкости и диаметрах трубы и шара.
Причина этого расхождения была объяснена только опытами Рейнольдса в 1883 г. Он показал существование двух различных режимов движения жидкости — ламинарного и турбулентного — и нашёл один параметр — число Рейнольдса — который позволил предсказать наличие турбулентности для данного течения в трубе.
Это позволило Рейнольдсу в 1883 г. ввести положение, что течения одинакового типа (труба должна быть геометрически подобной) с одинаковым числом Рейнольдса подобны. Этот закон был назван законом подобия. Затем, на основе опытов, стала развиваться теория размерности и подобия.
Частичное описание развитой турбулентности в рамках математики XIX века предложил в начале XX века. Мешая ложкой чай в стакане, мы создаём вихри размером порядка размера стакана, ложки. Вязкость действует на течение тем сильнее, чем меньше характерный размер течения. Под характерным размером понимают какой-то геометрический параметр, сильно влияющий на течение. Диаметр стакана, его высота, ширина ложки. При большом числе Рейнольдса на эти крупномасштабные движения молекулярная вязкость действует слабо.
Уравнение движения жидкости (Навье-Стокса) нелинейно, так как скорость жидкости переносится самой скоростью и эти вихри неустойчивы. Они дробятся на более мелкие вихри, те на более мелкие. В конце концов на малых размерах вступает в действие молекулярная вязкость, и самые мелкие вихри затухают за счёт неё. Эта представление назвали прямой каскад (или переход от больших масштабов в меньшие).
В 1924 г. стала известна теория Людвига Прандтля, которая была уточнена на основе экспериментов И. Никурадзе и многих других исследователей. Они изучили экспериментально турбулентные течения вблизи пластин, в шероховатых трубах и многих других телах. Л. Прандтль ввёл понятие длины перемешивания турбулентного моля — это грубая модель нелинейной волны, которая переносила импульс на некоторое расстояние, по аналогии с броуновским движением молекул. Очень общую модель перемешивания турбулентного моля, который переносит импульс в турбулентном движении впервые предложил Ж. Буссинеск. Теория Л. Прандтля была более понятной практикам, экспериментаторам, учёным. Затем она была развита и уточнена Дж. И. Тейлором, Т. Карманом и позволила рассчитывать инженерам пристеночные течения в каналах, трубах, возле профилей крыльев. Затем начались поиски универсальных формул для распределения скоростей плоских и пространственных течений на пластинах, трубах. После этого появилась полуэмпирическая теория турбулентности ка-эпсилон А. Колмогорова. Этими задачами занимались сотни инженеров, учёных во многих странах мира. Сейчас происходит уточнение полуэмпирических моделей турбулентности, появление новых моделей. После появления супер компьютеров, удалось обсчитывать турбулентные течения вокруг профилей, крыльев, винтов, вентиляторов, пропеллера, самолётов, ракет, вертолётов с некоторой погрешностью, используя эмпирические модели турбулентности, а затем укороченные и полные несткэффициент поионарные уравнения Навье-Стокса. При анализе течений необходимо осреднять полученные поля скоростей, давлений из эксперимента или расчёта, то есть переходить от мгновенных трёхмерных полей распределений скоростей, давлений, ускорений к двухмерным функциям не зависящим от времени. Таким образом получают величину тяги авиадвигателя.
Отмечая заслуги Г. Шлихтинга в изучение ламинарно-турбулентного перехода малые нелинейные волны в вязкой жидкой (газообразной) среде названы его именем (волны Толлмина — Шлихтинга).
Есть разница между понятием турбулентность и турбулентное течение. Термин турбулентное течение возник в гидравлике. Затем были открыты квантовые жидкости. Их вязкость всегда равна нулю. Если подсчитать для них число Рейнольдса, оно всегда равно бесконечности, когда проекция вектора скорости не равна нулю. Само турбулентное течение может присутствовать в системе очень мелких вихрей, в некоторых малых частях среды. Поэтому, средняя скорость течения равна нулю, когда квантовая жидкость покоится в сосуде. Число Рейнольдса не определено (в числителе нулевая скорость, в знаменателе нулевая вязкость).
Турбулентность в природе
Этот раздел нужно дополнить. |
Поскольку толщина земной атмосферы намного меньше земного радиуса, атмосфера Земли является двумерной системой и большинство погодных явлений (циклоны, ураганы и т. п.) могут рассматриваться как двумерные турбулентные вихри.
- (см. Термодинамика атмосферы)
- Турбулентность ясного неба в авиации
- см. также: Астрономическая рефракция
Турбулентность в технике
Турбулентность в технике стараются либо подавить, либо искусственно создать.
У самолётов ставят винглеты — загнутые кверху законцовки крыла. Они экономят до 4 % топлива, так как при этом уменьшается размер и число образуемых за крылом вихрей, которые уносят с собой полезную кинетическую энергию (это так называемые волновые потери).
В тех случаях, когда возникает переходный режим от ламинарного к турбулентному, могут возникать колебания давления, подъёмной силы. Поэтому по всей длине крыла ставят вихрегенераторы (изогнутые скобы). Они стабилизируют параметры потока. Течение после них всегда турбулентно. Поэтому подъёмная сила крыла постепенно растёт с увеличением скорости самолёта.
Топочные мазуты в энергетических установках для снижения вязкости перед сжиганием подогревают, затем в топке дополнительно турболизуют острым паром. Это повышает коэффициент полезного действия топочного котла путем более полного сгорания мазута и уменьшения зольных остатков.
Исследования
в СССР
До 1917 года в российской науке пользовались термином беспорядочное течение. В 1938 году Капицей было открыто турбулентное течение в квантовых средах — сверхтекучем гелии (в жидком гелии есть два типа звука — первый и второй, они могут создавать волновую турбулентность на его поверхности).
В 1941 году А. Н. Колмогоровым и A. М. Обуховым создана теория однородной турбулентности для несжимаемых течений при больших числах Re.
В 1946 г. увидела свет работа М. А. Великанова «Кинематическая структура турбулентного руслового потока», где автор прослеживал целый ряд закономерностей в природе турбулентного потока и его влиянию на формирование речного русла.
Затем в 1960-е годы было начато изучение нелинейных волн, солитонов.
В 1970-е годы в СССР В. Е. Захаровым была изучена слабая или «волновая» турбулентность волн на поверхности воды (её называют вырожденной). Турбулентность внутри сред назвали сильной. M. Д. Миллионщиков получил некоторые формулы для пограничного слоя с очень большим числом Re, решил задачу о затухании изотропной турбулентности в 1939 г.. Его расчёты безразмерной скорости для вязких сред в зависимости от безразмерного расстояния от стенки показали «практическую эквивалентность» формул для распределения скорости в пограничном слое и трубе, это «…позволяет использовать для вычисления распределения скорости в трубе более простую формулу, полученную для распределения скорости в пограничном слое».
В 1975 году введено понятие фрактал, математиком Бенуа Мандельбротом. А константа Фейгенбаума, используемая при описании фрактальной среды с детерминированным хаосом, была получена в 1978. Тогда же был открыт сценарий Фейгенбаума (или субгармонический каскад) — частный вид перехода к турбулентности.
Физикам было непонятно, почему при хаотическом движении, похожем на Броуновское, в жидкости или газе вдруг миллиарды молекул сворачиваются в кольцо. В начале 80-х годов Ю. Л. Климонтович, профессор МГУ им. Ломоносова, выдвинул гипотезу о том, что турбулентность — это не хаотичное, а высокоорганизованное, упорядоченное течение. И что энтропия при переходе от ламинарного к турбулентному течению уменьшается. Поэтому спонтанно образуются различные структуры. Он предложил свой критерий, на основе «S-теоремы», по которому можно было рассчитать степень упорядоченности сплошной среды, используя величину производства энтропии. Он не знал, что сценарий Фейгенбаума и другие их виды встречаются в реальных турбулентных средах и считал, что модели сплошной среды недостаточно для появления турбулентности и в уравнении Навье — Стокса нет турбулентности. Поэтому даже для простого движения воды он вводил в уравнения некие искусственные дополнительные флуктуационные члены, что было ошибкой.
Аналогично вводил дополнительные члены в уравнения сохранения импульса или движения О. Рейнольдс. При этом, его «» была очень плохо изложена для экспериментаторов и было непонятно, как её применять в эксперименте и чем она лучше понятия . Она противоречила многолетней практике инженеров. Они часто использовали подход, когда энтропия была постоянной для течения (модель изэнтропического газа). Это было возможно, так как инженеры старались часто применять ламинарное течение вместо турбулентного. Они использовали потоки, где происходило ускорение потока, при этом течение реламиниризовалось (то есть турбулентность вырождалось в ламинарное течение).
В 2015 г. появились работы российских учёных о течении жидкости при очень больших числах Re в трубах.
См. также
- Ламинарное течение
- Фрактал
- Гидравлический прыжок
- Цикл индекса
Литература
Раздел литературы нуждается в оформлении согласно рекомендациям. |
- на русском языке
- Лойцянский Лев Герасимович, «Ламинарный пограничный слой» (1962)
- Брэдшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение. Перевод с английского В. Ф. Алымова, В. В. Альтова, В. С. Войтешонка, А. М. Дуюбинского, А. М. Кудина Под редакцией Г. С. Глушко, Издательство «МИР» Москва 1974.
- Фейгенбаум M., Успехи Физических наук, 1983, т.141, с. 343 [перевод Los Alamos Science,1980,v.1, p. 4] [2].
- Ландау Л. Д, Лифшиц Е. М. Гидродинамика, — М.: Наука, 1986. — 736 с.
- Монин А. С., Яглом А. М., Статистическая гидромеханика. В 2-х ч. — Л: Гидрометеоиздат , Ч. 1, 1992. — 695 с;, М: Наука Ч. 2, 1967. — 720 с.
- Обухов А. М. Турбулентность и динамика атмосферы. Л: Гидрометеоиздат 1988.- 414 с. ISBN 5-286-00059-2
- Проблемы турбулентности. Сборник переводных статей под ред. М. А. Великанова и Н. Т. Швейковского. М.-Л.: ОНТИ, 1936. — 332 с.
- Гринвальд Д. И., Никора В. И. Речная турбулентность. Л.: Гидрометеоиздат. — 1988. — 152 с.
- Фрик П. Г. Турбулентность: модели и подходы. Курс лекций. Часть I. Пермь, ПГТУ, 1998. — 108 с. Часть II. — 136 с.
- Берже П., Помо И., Видаль К. Порядок в хаосе. О детерминистическом подходе к турбулентности, М.: Мир. — 1991. — 368 с.
- Глейк Д. Хаос, Создание новой науки, Penguin books, 1988. — 354 с. (написана журналистом для школьников и студентов)
- Голдстейн Г. Классическая механика. Кембридж, 1950. — 408 с.
- Аджемян Л. Ц., Налимов М. Ю. Принцип максимальной хаотичности в статистической теории развитой турбулентности. II. Изотропная затухающая турбулентность, 1992
- http://www.mathnet.ru/php/getFT.phtml?jrnid=tmf&paperid=5578&what=fullt&option_lang=rus
- http://www.mathnet.ru/php/getFT.phtml?jrnid=tmf&paperid=1497&what=fullt&option_lang=rus
- Фрост У., Моулден Т. Турбулентность. Принципы и применения. — М.: Мир, 1980. — 535 с.
- Миллионщиков М. Д. Основные закономерности турбулентного течения в пристеночных слоях. // журнал ,,Атомная энергия", т. 28, вып. 4, с. 317—320
- Миллионщиков М. Д., Турбулентные течения в пограничном слое и трубах. М.: Наука, 1969.
- Г. Шлихтинг. Теория пограничного слоя, 5-е изд, М.: Наука, 1974.
- Шерстюк А.Н. Турбулентный пограничный слой. - М., Энергия, 1974. - 272 с.
- на иностранных языках
- Reynolds O., An experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous, and of the law of resistance in parallel channels. Phil. Trans. Roy. Soc., London, 1883, v.174.
- Feigenbaum M., Journal Stat. Physics, 1978, v.19, p. 25.
- Feigenbaum M., Journal Stat. Physics, 1979, v.21, p. 669.
- Falkovich, G. Fluid Mechanics, a short course for physicists (англ.). — Cambridge University Press, 2011. — ISBN 978-1-107-00575-4.
- Gustafson K.E. Introduction to partial differential equations and Hilbert space methods — 3rd ed.,1999
- Introducing Fractal Geometry, Nigel Lesmoir Gordon, Will Rood, Ralph Edney, Icon Books,Totem Books, 2000, 176 p.
- Recent Advances in Engineering Science (Springer — Verlag, Berlin. 1989), V. N. Nikolaevskii.
- http://www.lehigh.edu/~jdg4/publications/Ext_Chaos.pdf
- Dan Tanaka, Chemical turbulence equivalent to Nikolavskii turbulence, PHYSICAL REVIEW E 70, 015202(R), 2004
Ссылки
- Видеоролик, демонстрирующий на опыте ламинарное и турбулентное течения
Примечания
- Fluid Picture Gallery . Дата обращения: 13 февраля 2009. Архивировано из оригинала 26 февраля 2009 года.
- Источник . Дата обращения: 19 июля 2008. Архивировано 17 февраля 2016 года.
- Турбулентность. Принципы и применения, 1980, с. 66.
- Турбулентность. Принципы и применения, 1980, с. 99.
- Титьенс О.N.. Гидро- и аэромеханика Том 2 Движение жидкостей с трением и технические приложения — Гидродинамика и газодинамика. Промышленное оборудование — насосы, компрессоры … Дата обращения: 21 июля 2008. Архивировано из оригинала 13 февраля 2009 года.
- Титьенс О.N.. Гидро- и аэромеханика Том 2 Движение жидкостей с трением и технические приложения — Гидродинамика и газодинамика. Промышленное оборудование — насосы, компрессоры … Дата обращения: 21 июля 2008. Архивировано из оригинала 13 февраля 2009 года.
- Широкова В.А., Собисевич А.В. М. А. Великанов о циркуляции потока в русле и меандрирующих реках // Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова. Годичная научная конференция, 2020. М, 2020. C. 563-565.
- Атомная энергия. Том 28, вып. 4. — 1970 — Электронная библиотека «История Росатома» . Дата обращения: 10 декабря 2019. Архивировано 10 декабря 2019 года.
- Источник . Дата обращения: 10 декабря 2019. Архивировано 10 декабря 2019 года.
- Источник . Дата обращения: 10 декабря 2019. Архивировано 10 декабря 2019 года.
- Ю. Л. Климонтович, Статистическая теория открытых систем, Москва, ТОО Янус, 1995. − 624 с.
- П. Берже, И. Помо, К. Видаль. Порядок в хаосе, О детерминистическом подходе к турбулентности, М, Мир, 1991, 368 с.
- [1] Архивная копия от 10 декабря 2019 на Wayback Machine // УФН
- Атомная энергия. Том 28, вып. 4. — 1970 — Электронная библиотека «История Росатома» . elib.biblioatom.ru. Дата обращения: 10 декабря 2019. Архивировано 10 декабря 2019 года.
Для улучшения этой статьи желательно: |
В статье есть список источников, но не хватает сносок. |
Автор: www.NiNa.Az
Дата публикации:
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер
O filme s takim nazvaniem sm Turbulentnost film Turbule ntnost ustar turbule nciya ot lat turbulentus burnyj besporyadochnyj turbule ntnoe teche nie yavlenie kogda pri uvelichenii skorosti techeniya zhidkosti ili gaza obrazuyutsya nelinejnye fraktalnye volny Volny obrazuyutsya obychnye linejnye razlichnyh razmerov bez nalichiya vneshnih sil i ili pri nalichii sil vozmushayushih sredu Volny poyavlyayutsya sluchajno i ih amplituda menyaetsya haoticheski v nekotorom intervale Oni voznikayut chashe vsego libo na granice u stenki i ili pri razrushenii ili oprokidyvanii volny Oni mogut obrazovatsya na struyah eksperimentalno turbulentnost mozhno nablyudat na konce strui para iz elektro chajnika Vihrevaya dorozhka pri obtekanii cilindra Kolichestvennye usloviya perehoda k turbulentnosti byli eksperimentalno otkryty anglijskim fizikom i inzhenerom O Rejnoldsom v 1883 godu pri izuchenii techeniya vody v trubah Dlya raschyota podobnyh techenij byli sozdany razlichnye modeli turbulentnosti OpisaniePri opredelyonnyh parametrah turbulentnost nablyudaetsya v potokah zhidkostej i gazov mnogofaznyh techeniyah zhidkih kristallah kvantovyh boze i fermi zhidkostyah magnitnyh zhidkostyah plazme i lyubyh sploshnyh sredah naprimer v peske zemle metallah Turbulentnost takzhe nablyudaetsya pri vzryvah zvyozd v sverhtekuchem gelii v nejtronnyh zvyozdah v lyogkih cheloveka dvizhenii krovi v serdce pri turbulentnom t n vibracionnom gorenii Turbulentnost v eyo obychnom ponimanii voznikaet v pristenochnyh sloyah slabovyazkih zhidkostej ili gazov libo na nekotorom udalyonnom rasstoyanii za plohoobtekaemymi telami Turbulentnost voznikaet samoproizvolno kogda sosednie oblasti sredy sleduyut ryadom ili pronikayut odin v drugoj pri nalichii perepada davleniya ili pri nalichii sily tyazhesti ili kogda oblasti sredy obtekayut nepronicaemye poverhnosti Ona mozhet voznikat pri nalichii vynuzhdayushej sluchajnoj sily Obychno vneshnyaya sluchajnaya sila i sila tyazhesti dejstvuyut odnovremenno Naprimer pri zemletryasenii ili poryve vetra padaet lavina s gory vnutri kotoroj techenie snega turbulentno Mgnovennye parametry potoka skorost temperatura davlenie koncentraciya primesej pri etom haotichno koleblyutsya vokrug srednih znachenij Zavisimost kvadrata amplitudy ot chastoty kolebanij ili spektr Fure yavlyaetsya nepreryvnoj funkciej Obychno turbulentnost nastupaet pri prevyshenii kriticheskoj velichiny nekim parametrom naprimer chislom Rejnoldsa ili Releya v chastnom sluchae skorosti potoka pri postoyannoj plotnosti i diametre truby i ili temperatury na vneshnej granice sredy Turbulentnost naprimer mozhno sozdat uvelichiv chislo Rejnoldsa uvelichit linejnuyu skorost ili uglovuyu skorost vrasheniya potoka razmer obtekaemogo tela umenshit pervyj ili vtoroj uvelichit plotnost sredy uvelichiv chislo Releya nagret sredu uvelichiv chislo Prandtlya umenshit vyazkost uvelichiv uglovuyu skorost vrasheniya ili radialnyj gradient temperatury yavlenie cikla indeksa zadav ochen slozhnyj vid vneshnej sily primery haotichnaya sila udar Techenie mozhet ne imet fraktalnyh svojstv sozdav slozhnye granichnye ili nachalnye usloviya zadav funkciyu formy granic Naprimer ih mozhno predstavit sluchajnoj funkciej Naprimer techenie pri vzryve sosuda s gazom Mozhno naprimer organizovat vduv gaza v sredu sozdat sherohovatuyu poverhnost Ispolzovat razgar sopla Postavit setku v techenie Techenie mozhet pri etom ne imet fraktalnyh svojstv sozdav kvantovoe sostoyanie Dannoe uslovie primenimo tolko k izotopam geliya 3 i 4 Vse ostalnye veshestva zamerzayut ostavayas v normalnom ne kvantovom sostoyanii obluchiv sredu zvukom vysokoj intensivnosti s pomoshyu himicheskih reakcij naprimer goreniya Forma plameni kak i vid vodopada mozhet byt haotichnoj Skoree vsego turbulentnost opisyvaetsya uravneniem Bolcmana poskolku harakternye masshtaby etogo uravneniya namnogo menshe masshtabov turbulentnosti No vopros ostayotsya otkrytym v nastoyashee vremya vedutsya issledovaniya o primenimosti etogo uravneniya dlya modelirovaniya processa vozniknoveniya turbulentnosti Problema zaklyuchaetsya v tom chto uravneniya dvizheniya zhidkosti uravneniya Nave Stoksa yavlyayutsya bezmasshtabnymi to est sami po sebe ne zadayut predelov pryamogo kaskada sm nizhe i takim obrazom ne opredelyayut harakternogo razmera masshtaba turbulentnyh vihrej Tem ne menee na ih osnove razrabotano ogromnoe mnozhestvo matematicheskih modelej turbulentnosti RANS LES DES i DNS modeli Eti modeli za isklyucheniem modeli DNS shiroko ispolzuyutsya dlya inzhenernyh raschyotov Odnako do nastoyashego momenta ne polucheno ni odnogo tochnogo analiticheskogo resheniya etoj sistemy uravnenij dlya turbulentnoj oblasti techeniya Vidy turbulentnosti Laminarnoe na perednem plane i turbulentnoe techenie vokrug podlodki tipa Los Andzheles Dvumernaya turbulentnost nablyudaetsya v tonkih plyonkah ili sloyah zhidkosti ili gaza Poskolku tolshina zemnoj atmosfery namnogo menshe zemnogo radiusa atmosfera Zemli yavlyaetsya dvumernoj sistemoj i bolshinstvo pogodnyh yavlenij ciklony uragany i t p mogut rassmatrivatsya kak dvumernye turbulentnye vihri Osnovnoe otlichie dvumernoj turbulentnosti ot tryohmernoj zaklyuchaetsya v napravlenii perenosa energii v spektre v tryohmernoj srede krupnye turbulentnye vihri raspadayutsya na bolee melkie te v svoyu ochered na eshyo bolee melkie kotorye zatem teryayut svoyu energiyu zamedlyayutsya za schyot dejstviya ne konservativnyh sil V dvumernoj srede naoborot malye zavihreniya usilivayut drug druga skladyvayas i sozdavaya vsyo bolee krupnye zavihreniya Eksperimentalno dvumernaya turbulentnost mozhet nablyudatsya v iskusstvenno sozdavaemoj mylnoj plyonke vody tolshinoj ot 4 do 5 mikron Opticheskaya turbulentnost Haotichnoe mercanie zvyozd na nochnom nebe svyazano s sluchajnym izmeneniem plotnosti vozduha Eto tak zhe proyavlenie melkomasshtabnoj atmosfernoj turbulentnosti Rechnaya turbulentnost Techenie vody v reke turbulentno Kogda chislo Rejnoldsa i rashod menyaetsya reka menyaet sherohovatost svoego dna V zhidkih kristallah nematikah kogda skorost sredy ravna nulyu nablyudaetsya tak nazyvaemaya medlennaya turbulentnost Himicheskaya turbulentnost V chastnom sluchae ona mozhet byt opisana uravneniem V N Nikolaevskogo Kvark glyuonnaya plazma kotoraya sushestvovala na rannej stadii Vselennoj opisyvaetsya modelyu idealnoj zhidkosti to est uravneniem Nave Stoksa s velichinoj vyazkosti ravnoj nulyu Eto primer turbulentnogo sostoyaniya plazmy Odnorodnaya i izotropnaya Izotropnaya kogda eyo statisticheskie parametry ne zavisyat ot napravleniya Sozdayotsya iskusstvenno na nekotorom rasstoyanii posle metallicheskoj setki ili reshyotki Odnorodnaya kogda eyo parametry menyayutsya vdol vybrannoj osi no v dannom sechenii naprimer truby oni odinakovy Na poverhnosti sm Mnogofaznaya sistema pod vliyaniem vibracij Naprimer v sloe steklyannyh sfer v kukuruznom krahmalnom sirope pri chastote 120 Gc i vibrouskorenii v 25 g TeoriyaEtu statyu neobhodimo ispravit v sootvetstvii s pravilami Vikipedii ob oformlenii statej Pozhalujsta pomogite uluchshit etu statyu 29 iyunya 2021 Dlya teoreticheskogo opisaniya turbulentnosti primenyayutsya razlichnye podhody Pri statisticheskom podhode schitaetsya chto turbulentnost porozhdaet sluchajno izmenyayushayasya sovokupnost vihrevyh elementov razlichnyh razmerov Drugim podhodom yavlyaetsya metod spektralnogo analiza kotoryj dopolnyaet statisticheskij podhod Pri bolshih chislah Rejnoldsa skorosti potoka ot nebolshih izmenenij na granice zavisyat slabo Poetomu pri raznyh nachalnyh skorostyah dvizheniya korablya formiruetsya odna i ta zhe volna pered ego nosom kogda on dvizhetsya s krejserskoj skorostyu Nos rakety obgoraet i sozdayotsya odinakovaya kartina razgara nesmotrya na raznuyu nachalnuyu skorost Fraktalnyj oznachaet samopodobnyj U pryamoj linii fraktalnaya razmernost ravna edinice U ploskosti ravna dvum U shara tryom Ruslo reki imeet fraktalnuyu razmernost bolshe 1 no menshe dvuh esli rassmatrivat ego s vysoty sputnika U rastenij fraktalnaya razmernost vyrastaet s nulya do velichiny bolshe dvuh Est harakteristika geometricheskih figur nazyvaetsya fraktalnaya razmernost Nash mir nelzya predstavit v vide mnozhestva linij treugolnikov kvadratov sfer i drugih prostejshih figur I fraktalnaya razmernost pozvolyaet bystro harakterizovat geometricheskie tela slozhnoj formy Naprimer formu lista dereva Nelinejnaya volna volna kotoraya obladaet nelinejnymi svojstvami Ih amplitudy nelzya skladyvat pri stolknovenii Ih svojstva silno menyayutsya pri malyh izmeneniyah parametrov Nelinejnye volny nazyvayut dissipativnymi strukturami V nih net linejnyh processov difrakcii interferencii polyarizacii No est nelinejnye processy naprimer samofokusirovka Pri etom rezko na poryadki uvelichivaetsya koefficient diffuzii sredy perenos energii i impulsa sila treniya na poverhnost To est v chastnom sluchae v trube s absolyutno gladkimi stenkami pri skorosti vyshe nekotoroj kriticheskoj v techenie lyuboj sploshnoj sredy temperatura kotoroj postoyannaya pod dejstviem tolko sily tyazhesti vsegda samoproizvolno obrazuyutsya nelinejnye samopodobnye volny i zatem turbulentnost Pri etom net nikakih vneshnih vozmushayushih sil Esli dopolnitelno sozdat vozmushayushuyu sluchajnuyu silu ili yamki na vnutrennej poverhnosti truby to turbulentnost takzhe poyavitsya V chastnom sluchae nelinejnye volny vihri tornado solitony i drugie nelinejnye yavleniya naprimer volny v plazme obychnye i sharovye molnii proishodyashie odnovremenno s linejnymi processami naprimer akusticheskimi volnami Na matematicheskom yazyke turbulentnost oznachaet chto tochnoe analiticheskoe reshenie differencialnyh uravnenij v chastnyh proizvodnyh sohraneniya impulsa i sohraneniya massy Nave Stoksa eto zakon Nyutona s dobavleniem sil vyazkosti i sil davleniya v srede i uravnenie nerazryvnosti ili sohraneniya massy i uravnenie energii predstavlyaet soboj pri prevyshenii nekotorogo kriticheskogo chisla Rejnoldsa strannyj attraktor Oni predstavlyayut nelinejnye volny i obladayut fraktalnymi samopodobnymi svojstvami No tak kak volny zanimayut konechnyj obyom kakaya to chast oblasti techeniya laminarna Pri ochen malom chisle Rejnoldsa eto vsem izvestnye linejnye volny na vode nebolshoj amplitudy Pri bolshoj skorosti my nablyudaem nelinejnye volny cunami ili obrushenie voln priboya Naprimer krupnye volny za plotinoj raspadayutsya na volny menshih razmerov Vsledstvie nelinejnyh voln lyubye parametry sredy skorost temperatura davlenie plotnost mogut ispytyvat haoticheskie kolebaniya izmenyayutsya ot tochki k tochke i vo vremeni ne periodicheski Oni ochen chuvstvitelny k malejshim izmeneniem parametrov sredy V turbulentnom techenii mgnovennye parametry sredy raspredeleny po sluchajnomu zakonu Etim turbulentnye techeniya otlichayutsya ot laminarnyh techenij No upravlyaya srednimi parametrami my mozhem upravlyat turbulentnostyu Naprimer izmenyaya diametr truby my upravlyaem chislom Rejnoldsa rashodom topliva i skorostyu zapolneniya baka rakety Uravneniya Nave Stoksa obychnye a ne usrednyonnye po kakomu to intervalu vremeni opisyvayut i myagkuyu i zhyostkuyu poteryu ustojchivosti techenij Ih mozhno vyvesti tremya sposobami iz obshih zakonov sohraneniya postuliruya zakon treniya Nyutona obobshyonnyj sleduya metodu Chepmena Enskoga i iz metoda Greda Pri vyazkosti ravnoj nulyu uravneniya svodyatsya k uravneniyu Ejlera Tochnye resheniya uravneniya Ejlera takzhe haotichny Obsheprinyato schitat proekciyu vektora skorosti na os koordinat v turbulentnom potoke sostoyashej iz srednej ili osrednyonnoj velichiny za nekotoroe vybrannoe vremya i plyus mgnovennoj sostavlyayushej U Umid u 100 0 5 displaystyle U U mid u 100 0 5 m s Zdes u displaystyle u pulsacionnaya sostavlyayushaya ili pulsaciya Okazalos udobno vvesti ponyatie stepen turbulentnosti e 100 u Umid 100 0 5100 0 5 displaystyle e frac 100 cdot u U mid frac 100 cdot 0 5 100 0 5 Dlya tryoh osej e u v w Umid displaystyle e frac u v w U mid Turbulentnoe techenie s bolshim chislom Rejnoldsa nazyvayut razvitoj turbulentnostyu Pri raznyh granichnyh usloviyah ono vsegda privodit k sozdaniyu odnogo i togo zhe profilya skorostej Eto svojstvo nezavisimosti parametrov ot chisla Rejnoldsa nazyvayut avtomodelnostyu techeniya Nablyudaetsya eksperimentalno v struyah ili v pogranichnom sloe Mozhno sozdat izotropnuyu turbulentnost kogda statisticheskie parametry techeniya funkciya raspredeleniya veroyatnosti dispersiya momenty odinakovy v napravlenii raznyh osej koordinat i ne zavisyat ot vremeni Teoriya odnorodnoj turbulentnosti to est pri ochen bolshih chislah Rejnoldsa kogda eyo statisticheskie parametry ne zavisyat ot vremeni i primerno postoyanny v techenii no zavisyat ot napravleniya byla sozdana sovetskimi uchyonymi Obuhovym i Kolmogorovym I ispolzovalas zatem vo mnogih inzhenernyh raschyotah Teoriya privela k sozdaniyu uproshyonnyh poluempiricheskih modelej techeniya ka epsilon i mnogih drugih Bolshinstvo techenij zhidkostej i gazov v prirode dvizhenie vozduha v zemnoj atmosfere vody v rekah i moryah gaza v atmosferah Solnca i zvyozd i v mezhzvyozdnyh tumannostyah i t p v tehnicheskih ustrojstvah v trubah kanalah struyah v pogranichnyh sloyah okolo dvizhushihsya v zhidkosti ili gaze tvyordyh tel v sledah za takimi telami i t p turbulentny iz za nalichiya istochnikov energii i impulsa nalichiya vneshnih vozmushayushih sil ili otsutstviya sil soprotivleniya treniya v kvantovyh zhidkostyah Pri processah goreniya ili himicheskih reakciyah na yavlenie turbulentnosti nakladyvayutsya mnozhestvo drugih fizicheskih i himicheskih processov Naprimer effekt konvekcii avtokolebanij gisterezisa V etom sluchae govoryat o turbulentnoj konvekcii Obychno prinimaetsya chto perehod ot laminarnogo techeniya k turbulentnomu proishodit pri dostizhenii kriticheskogo chisla Rejnoldsa Re Kriticheskoe znachenie chisla Rejnoldsa zavisit ot konkretnogo vida techeniya ego koefficienta vyazkosti kotoryj zavisit ot temperatury kotoroe zavisit ot davleniya techenie v krugloj trube obtekanie shara i t p Naprimer dlya techeniya v krugloj trube Rekp 2300 displaystyle Re kp simeq 2300 V poslednee vremya pokazano chto eto pravomerno tolko dlya napornyh potokov No udar po trube eyo rezkoe vrashenie ili kolebanie mogut vyzvat poyavlenie turbulentnosti To est turbulentnost mozhet voznikat samoproizvolno a mozhet v rezultate dejstvij neskolkih vneshnih sil Pri izuchenii techeniya zhidkosti cherez trubki malogo diametra francuzskim vrachom i uchyonym Puazejlem v 1840 1842 gg vyvedena formula po kotoroj mozhno rasschitat rashod vody cherez trubu Do Puazejlya issledovaniem dvizheniya vyazkoj zhidkosti cherez truby malogo diametra zanimalsya Hagen 1797 1884 Pri bolshom rashode formula okazalas nevernoj Prichina v tom chto v trube voznikala turbulentnost Stoksom anglijskim uchyonym teoretikom byli najdeny resheniya uravneniya dvizheniya vyazkoj zhidkosti dlya malyh chisel Re eto vtoroj zakon Nyutona s dobavkami sil davleniya i sil vyazkosti kotorye on vyvel v 1845 g dlya dvizheniya zhidkosti v krugloj trube Zatem on poluchil formulu sily soprotivleniya pri ravnomernom dvizhenii shara v neogranichennoj zhidkosti v 1851 godu Eyo stali ispolzovat dlya opredeleniya koefficienta dinamicheskoj vyazkosti No resheniya sovpali s opytom lish pri malyh skorostyah dvizheniya zhidkosti i diametrah truby i shara Prichina etogo rashozhdeniya byla obyasnena tolko opytami Rejnoldsa v 1883 g On pokazal sushestvovanie dvuh razlichnyh rezhimov dvizheniya zhidkosti laminarnogo i turbulentnogo i nashyol odin parametr chislo Rejnoldsa kotoryj pozvolil predskazat nalichie turbulentnosti dlya dannogo techeniya v trube Eto pozvolilo Rejnoldsu v 1883 g vvesti polozhenie chto techeniya odinakovogo tipa truba dolzhna byt geometricheski podobnoj s odinakovym chislom Rejnoldsa podobny Etot zakon byl nazvan zakonom podobiya Zatem na osnove opytov stala razvivatsya teoriya razmernosti i podobiya Chastichnoe opisanie razvitoj turbulentnosti v ramkah matematiki XIX veka predlozhil v nachale XX veka Meshaya lozhkoj chaj v stakane my sozdayom vihri razmerom poryadka razmera stakana lozhki Vyazkost dejstvuet na techenie tem silnee chem menshe harakternyj razmer techeniya Pod harakternym razmerom ponimayut kakoj to geometricheskij parametr silno vliyayushij na techenie Diametr stakana ego vysota shirina lozhki Pri bolshom chisle Rejnoldsa na eti krupnomasshtabnye dvizheniya molekulyarnaya vyazkost dejstvuet slabo Uravnenie dvizheniya zhidkosti Nave Stoksa nelinejno tak kak skorost zhidkosti perenositsya samoj skorostyu i eti vihri neustojchivy Oni drobyatsya na bolee melkie vihri te na bolee melkie V konce koncov na malyh razmerah vstupaet v dejstvie molekulyarnaya vyazkost i samye melkie vihri zatuhayut za schyot neyo Eta predstavlenie nazvali pryamoj kaskad ili perehod ot bolshih masshtabov v menshie V 1924 g stala izvestna teoriya Lyudviga Prandtlya kotoraya byla utochnena na osnove eksperimentov I Nikuradze i mnogih drugih issledovatelej Oni izuchili eksperimentalno turbulentnye techeniya vblizi plastin v sherohovatyh trubah i mnogih drugih telah L Prandtl vvyol ponyatie dliny peremeshivaniya turbulentnogo molya eto grubaya model nelinejnoj volny kotoraya perenosila impuls na nekotoroe rasstoyanie po analogii s brounovskim dvizheniem molekul Ochen obshuyu model peremeshivaniya turbulentnogo molya kotoryj perenosit impuls v turbulentnom dvizhenii vpervye predlozhil Zh Bussinesk Teoriya L Prandtlya byla bolee ponyatnoj praktikam eksperimentatoram uchyonym Zatem ona byla razvita i utochnena Dzh I Tejlorom T Karmanom i pozvolila rasschityvat inzheneram pristenochnye techeniya v kanalah trubah vozle profilej krylev Zatem nachalis poiski universalnyh formul dlya raspredeleniya skorostej ploskih i prostranstvennyh techenij na plastinah trubah Posle etogo poyavilas poluempiricheskaya teoriya turbulentnosti ka epsilon A Kolmogorova Etimi zadachami zanimalis sotni inzhenerov uchyonyh vo mnogih stranah mira Sejchas proishodit utochnenie poluempiricheskih modelej turbulentnosti poyavlenie novyh modelej Posle poyavleniya super kompyuterov udalos obschityvat turbulentnye techeniya vokrug profilej krylev vintov ventilyatorov propellera samolyotov raket vertolyotov s nekotoroj pogreshnostyu ispolzuya empiricheskie modeli turbulentnosti a zatem ukorochennye i polnye nestkefficient poionarnye uravneniya Nave Stoksa Pri analize techenij neobhodimo osrednyat poluchennye polya skorostej davlenij iz eksperimenta ili raschyota to est perehodit ot mgnovennyh tryohmernyh polej raspredelenij skorostej davlenij uskorenij k dvuhmernym funkciyam ne zavisyashim ot vremeni Takim obrazom poluchayut velichinu tyagi aviadvigatelya Otmechaya zaslugi G Shlihtinga v izuchenie laminarno turbulentnogo perehoda malye nelinejnye volny v vyazkoj zhidkoj gazoobraznoj srede nazvany ego imenem volny Tollmina Shlihtinga Est raznica mezhdu ponyatiem turbulentnost i turbulentnoe techenie Termin turbulentnoe techenie voznik v gidravlike Zatem byli otkryty kvantovye zhidkosti Ih vyazkost vsegda ravna nulyu Esli podschitat dlya nih chislo Rejnoldsa ono vsegda ravno beskonechnosti kogda proekciya vektora skorosti ne ravna nulyu Samo turbulentnoe techenie mozhet prisutstvovat v sisteme ochen melkih vihrej v nekotoryh malyh chastyah sredy Poetomu srednyaya skorost techeniya ravna nulyu kogda kvantovaya zhidkost pokoitsya v sosude Chislo Rejnoldsa ne opredeleno v chislitele nulevaya skorost v znamenatele nulevaya vyazkost Turbulentnost v prirodeEtot razdel nuzhno dopolnit Pozhalujsta uluchshite i dopolnite razdel 17 fevralya 2018 Poskolku tolshina zemnoj atmosfery namnogo menshe zemnogo radiusa atmosfera Zemli yavlyaetsya dvumernoj sistemoj i bolshinstvo pogodnyh yavlenij ciklony uragany i t p mogut rassmatrivatsya kak dvumernye turbulentnye vihri sm Termodinamika atmosfery Turbulentnost yasnogo neba v aviaciism takzhe Astronomicheskaya refrakciyaTurbulentnost v tehnikeTurbulentnost v tehnike starayutsya libo podavit libo iskusstvenno sozdat U samolyotov stavyat vinglety zagnutye kverhu zakoncovki kryla Oni ekonomyat do 4 topliva tak kak pri etom umenshaetsya razmer i chislo obrazuemyh za krylom vihrej kotorye unosyat s soboj poleznuyu kineticheskuyu energiyu eto tak nazyvaemye volnovye poteri V teh sluchayah kogda voznikaet perehodnyj rezhim ot laminarnogo k turbulentnomu mogut voznikat kolebaniya davleniya podyomnoj sily Poetomu po vsej dline kryla stavyat vihregeneratory izognutye skoby Oni stabiliziruyut parametry potoka Techenie posle nih vsegda turbulentno Poetomu podyomnaya sila kryla postepenno rastyot s uvelicheniem skorosti samolyota Topochnye mazuty v energeticheskih ustanovkah dlya snizheniya vyazkosti pered szhiganiem podogrevayut zatem v topke dopolnitelno turbolizuyut ostrym parom Eto povyshaet koefficient poleznogo dejstviya topochnogo kotla putem bolee polnogo sgoraniya mazuta i umensheniya zolnyh ostatkov Issledovaniyav SSSR Do 1917 goda v rossijskoj nauke polzovalis terminom besporyadochnoe techenie V 1938 godu Kapicej bylo otkryto turbulentnoe techenie v kvantovyh sredah sverhtekuchem gelii v zhidkom gelii est dva tipa zvuka pervyj i vtoroj oni mogut sozdavat volnovuyu turbulentnost na ego poverhnosti V 1941 godu A N Kolmogorovym i A M Obuhovym sozdana teoriya odnorodnoj turbulentnosti dlya neszhimaemyh techenij pri bolshih chislah Re V 1946 g uvidela svet rabota M A Velikanova Kinematicheskaya struktura turbulentnogo ruslovogo potoka gde avtor proslezhival celyj ryad zakonomernostej v prirode turbulentnogo potoka i ego vliyaniyu na formirovanie rechnogo rusla Zatem v 1960 e gody bylo nachato izuchenie nelinejnyh voln solitonov V 1970 e gody v SSSR V E Zaharovym byla izuchena slabaya ili volnovaya turbulentnost voln na poverhnosti vody eyo nazyvayut vyrozhdennoj Turbulentnost vnutri sred nazvali silnoj M D Millionshikov poluchil nekotorye formuly dlya pogranichnogo sloya s ochen bolshim chislom Re reshil zadachu o zatuhanii izotropnoj turbulentnosti v 1939 g Ego raschyoty bezrazmernoj skorosti dlya vyazkih sred v zavisimosti ot bezrazmernogo rasstoyaniya ot stenki pokazali prakticheskuyu ekvivalentnost formul dlya raspredeleniya skorosti v pogranichnom sloe i trube eto pozvolyaet ispolzovat dlya vychisleniya raspredeleniya skorosti v trube bolee prostuyu formulu poluchennuyu dlya raspredeleniya skorosti v pogranichnom sloe V 1975 godu vvedeno ponyatie fraktal matematikom Benua Mandelbrotom A konstanta Fejgenbauma ispolzuemaya pri opisanii fraktalnoj sredy s determinirovannym haosom byla poluchena v 1978 Togda zhe byl otkryt scenarij Fejgenbauma ili subgarmonicheskij kaskad chastnyj vid perehoda k turbulentnosti Fizikam bylo neponyatno pochemu pri haoticheskom dvizhenii pohozhem na Brounovskoe v zhidkosti ili gaze vdrug milliardy molekul svorachivayutsya v kolco V nachale 80 h godov Yu L Klimontovich professor MGU im Lomonosova vydvinul gipotezu o tom chto turbulentnost eto ne haotichnoe a vysokoorganizovannoe uporyadochennoe techenie I chto entropiya pri perehode ot laminarnogo k turbulentnomu techeniyu umenshaetsya Poetomu spontanno obrazuyutsya razlichnye struktury On predlozhil svoj kriterij na osnove S teoremy po kotoromu mozhno bylo rasschitat stepen uporyadochennosti sploshnoj sredy ispolzuya velichinu proizvodstva entropii On ne znal chto scenarij Fejgenbauma i drugie ih vidy vstrechayutsya v realnyh turbulentnyh sredah i schital chto modeli sploshnoj sredy nedostatochno dlya poyavleniya turbulentnosti i v uravnenii Nave Stoksa net turbulentnosti Poetomu dazhe dlya prostogo dvizheniya vody on vvodil v uravneniya nekie iskusstvennye dopolnitelnye fluktuacionnye chleny chto bylo oshibkoj Analogichno vvodil dopolnitelnye chleny v uravneniya sohraneniya impulsa ili dvizheniya O Rejnolds Pri etom ego byla ochen ploho izlozhena dlya eksperimentatorov i bylo neponyatno kak eyo primenyat v eksperimente i chem ona luchshe ponyatiya Ona protivorechila mnogoletnej praktike inzhenerov Oni chasto ispolzovali podhod kogda entropiya byla postoyannoj dlya techeniya model izentropicheskogo gaza Eto bylo vozmozhno tak kak inzhenery staralis chasto primenyat laminarnoe techenie vmesto turbulentnogo Oni ispolzovali potoki gde proishodilo uskorenie potoka pri etom techenie relaminirizovalos to est turbulentnost vyrozhdalos v laminarnoe techenie V 2015 g poyavilis raboty rossijskih uchyonyh o techenii zhidkosti pri ochen bolshih chislah Re v trubah Sm takzheLaminarnoe techenie Fraktal Gidravlicheskij pryzhok Cikl indeksaLiteraturaRazdel literatury nuzhdaetsya v oformlenii soglasno rekomendaciyam Pozhalujsta oformite ego soglasno obrazcam zdes 22 iyunya 2010 na russkom yazykeLojcyanskij Lev Gerasimovich Laminarnyj pogranichnyj sloj 1962 Bredshou P Vvedenie v turbulentnost i ee izmerenie Perevod s anglijskogo V F Alymova V V Altova V S Vojteshonka A M Duyubinskogo A M Kudina Pod redakciej G S Glushko Izdatelstvo MIR Moskva 1974 Fejgenbaum M Uspehi Fizicheskih nauk 1983 t 141 s 343 perevod Los Alamos Science 1980 v 1 p 4 2 Landau L D Lifshic E M Gidrodinamika M Nauka 1986 736 s Monin A S Yaglom A M Statisticheskaya gidromehanika V 2 h ch L Gidrometeoizdat Ch 1 1992 695 s M Nauka Ch 2 1967 720 s Obuhov A M Turbulentnost i dinamika atmosfery L Gidrometeoizdat 1988 414 s ISBN 5 286 00059 2 Problemy turbulentnosti Sbornik perevodnyh statej pod red M A Velikanova i N T Shvejkovskogo M L ONTI 1936 332 s Grinvald D I Nikora V I Rechnaya turbulentnost L Gidrometeoizdat 1988 152 s Frik P G Turbulentnost modeli i podhody Kurs lekcij Chast I Perm PGTU 1998 108 s Chast II 136 s Berzhe P Pomo I Vidal K Poryadok v haose O deterministicheskom podhode k turbulentnosti M Mir 1991 368 s Glejk D Haos Sozdanie novoj nauki Penguin books 1988 354 s napisana zhurnalistom dlya shkolnikov i studentov Goldstejn G Klassicheskaya mehanika Kembridzh 1950 408 s Adzhemyan L C Nalimov M Yu Princip maksimalnoj haotichnosti v statisticheskoj teorii razvitoj turbulentnosti II Izotropnaya zatuhayushaya turbulentnost 1992 http www mathnet ru php getFT phtml jrnid tmf amp paperid 5578 amp what fullt amp option lang rus http www mathnet ru php getFT phtml jrnid tmf amp paperid 1497 amp what fullt amp option lang rus Frost U Moulden T Turbulentnost Principy i primeneniya M Mir 1980 535 s Millionshikov M D Osnovnye zakonomernosti turbulentnogo techeniya v pristenochnyh sloyah zhurnal Atomnaya energiya t 28 vyp 4 s 317 320 Millionshikov M D Turbulentnye techeniya v pogranichnom sloe i trubah M Nauka 1969 G Shlihting Teoriya pogranichnogo sloya 5 e izd M Nauka 1974 Sherstyuk A N Turbulentnyj pogranichnyj sloj M Energiya 1974 272 s na inostrannyh yazykahReynolds O An experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous and of the law of resistance in parallel channels Phil Trans Roy Soc London 1883 v 174 Feigenbaum M Journal Stat Physics 1978 v 19 p 25 Feigenbaum M Journal Stat Physics 1979 v 21 p 669 Falkovich G Fluid Mechanics a short course for physicists angl Cambridge University Press 2011 ISBN 978 1 107 00575 4 Gustafson K E Introduction to partial differential equations and Hilbert space methods 3rd ed 1999 Introducing Fractal Geometry Nigel Lesmoir Gordon Will Rood Ralph Edney Icon Books Totem Books 2000 176 p Recent Advances in Engineering Science Springer Verlag Berlin 1989 V N Nikolaevskii http www lehigh edu jdg4 publications Ext Chaos pdf Dan Tanaka Chemical turbulence equivalent to Nikolavskii turbulence PHYSICAL REVIEW E 70 015202 R 2004SsylkiVideorolik demonstriruyushij na opyte laminarnoe i turbulentnoe techeniyaPrimechaniyaFluid Picture Gallery neopr Data obrasheniya 13 fevralya 2009 Arhivirovano iz originala 26 fevralya 2009 goda Istochnik neopr Data obrasheniya 19 iyulya 2008 Arhivirovano 17 fevralya 2016 goda Turbulentnost Principy i primeneniya 1980 s 66 Turbulentnost Principy i primeneniya 1980 s 99 Titens O N Gidro i aeromehanika Tom 2 Dvizhenie zhidkostej s treniem i tehnicheskie prilozheniya Gidrodinamika i gazodinamika Promyshlennoe oborudovanie nasosy kompressory neopr Data obrasheniya 21 iyulya 2008 Arhivirovano iz originala 13 fevralya 2009 goda Titens O N Gidro i aeromehanika Tom 2 Dvizhenie zhidkostej s treniem i tehnicheskie prilozheniya Gidrodinamika i gazodinamika Promyshlennoe oborudovanie nasosy kompressory neopr Data obrasheniya 21 iyulya 2008 Arhivirovano iz originala 13 fevralya 2009 goda Shirokova V A Sobisevich A V M A Velikanov o cirkulyacii potoka v rusle i meandriruyushih rekah Institut istorii estestvoznaniya i tehniki im S I Vavilova Godichnaya nauchnaya konferenciya 2020 M 2020 C 563 565 Atomnaya energiya Tom 28 vyp 4 1970 Elektronnaya biblioteka Istoriya Rosatoma neopr Data obrasheniya 10 dekabrya 2019 Arhivirovano 10 dekabrya 2019 goda Istochnik neopr Data obrasheniya 10 dekabrya 2019 Arhivirovano 10 dekabrya 2019 goda Istochnik neopr Data obrasheniya 10 dekabrya 2019 Arhivirovano 10 dekabrya 2019 goda Yu L Klimontovich Statisticheskaya teoriya otkrytyh sistem Moskva TOO Yanus 1995 624 s P Berzhe I Pomo K Vidal Poryadok v haose O deterministicheskom podhode k turbulentnosti M Mir 1991 368 s 1 Arhivnaya kopiya ot 10 dekabrya 2019 na Wayback Machine UFN Atomnaya energiya Tom 28 vyp 4 1970 Elektronnaya biblioteka Istoriya Rosatoma neopr elib biblioatom ru Data obrasheniya 10 dekabrya 2019 Arhivirovano 10 dekabrya 2019 goda Dlya uluchsheniya etoj stati zhelatelno Oformit statyu po pravilam Pererabotat oformlenie v sootvetstvii s pravilami napisaniya statej Ispravit statyu soglasno stilisticheskim pravilam Vikipedii Pozhalujsta posle ispravleniya problemy isklyuchite eyo iz spiska parametrov Posle ustraneniya vseh nedostatkov etot shablon mozhet byt udalyon lyubym uchastnikom V state est spisok istochnikov no ne hvataet snosok Bez snosok slozhno opredelit iz kakogo istochnika vzyato kazhdoe otdelnoe utverzhdenie Vy mozhete uluchshit statyu prostaviv snoski na istochniki podtverzhdayushie informaciyu Svedeniya bez snosok mogut byt udaleny 1 iyunya 2012