第42章 層流到湍流

　　回到房間，卓越洗過澡后，坐在桌子前打開電腦，看著一旁的本子，上面是聚會(huì)時(shí)記的關(guān)于湍流的知識(shí)，他將它們記到電腦中。

　　【紊動(dòng)機(jī)理是質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律地作分層流動(dòng)，無論流動(dòng)邊界如何變化……】

　　【介于上下臨界雷諾數(shù)之間的流動(dòng)為過渡段，這個(gè)階段流動(dòng)的重要特征是流動(dòng)的不穩(wěn)定性……】

　　湍流又叫做紊流，湍流的形成，是從層流開始，也是流體流速最慢的時(shí)候，流速緩緩增大，到達(dá)一定流速時(shí)，是過渡流，流速再增大，達(dá)到一定流速時(shí)是湍流。

　　判定層流、過渡流和湍流的流層是由雷諾數(shù)根據(jù)流體流速判定的，三種狀態(tài)的過渡到達(dá)狀態(tài)切換點(diǎn)時(shí)叫做臨界點(diǎn)，也叫做臨界雷諾數(shù)，比如層流到過渡流，之間狀態(tài)切換的點(diǎn)就是臨界雷諾數(shù)。

　　而推動(dòng)層流向過渡流和湍流前進(jìn)的是紊動(dòng)機(jī)理。

　　卓越心道：“紊動(dòng)機(jī)理到底是什么？”

　　他上網(wǎng)查了些資料，但對(duì)于紊動(dòng)機(jī)理理解的還是很模糊。

　　會(huì)議開始時(shí)間是在十五號(hào)，今天是十三號(hào)，第二天他們還有一天空閑時(shí)間。

　　但很多物理學(xué)家大部分都會(huì)提前兩三天到來，卓越他們來的已經(jīng)算遲的了，他們來到后會(huì)進(jìn)行一些學(xué)術(shù)交流。

　　畢竟像這樣的聚會(huì)幾年才有一次，所以機(jī)會(huì)很難得。

　　第二天吃完早飯，方老對(duì)著院長(zhǎng)和楊教授道：“你們自己去找人聚聚吧，我昨天晚上約了一些人，我要帶卓越過去?！?p>　　院長(zhǎng)和楊教授點(diǎn)了點(diǎn)頭。

　　院長(zhǎng)是研究材料的，楊教授以前是研究液晶的，之后就開始研究理論物理的物理弦振動(dòng)。

　　兩人研究的領(lǐng)域不同，所以都有各自想聚的人。

　　等到他們離開后，方老帶卓越進(jìn)入一個(gè)包間中，這個(gè)包間的所有人都是談?wù)摿黧w力學(xué)的。

　　流體力學(xué)是物理的一個(gè)領(lǐng)域，很多人把它作為自己主要研究方向，這類人被稱為流體力學(xué)家。

　　他們看到方老進(jìn)來驚訝了一下，畢竟方老不是研究流體力學(xué)的，也從不和他們交談流體力學(xué)。

　　但他進(jìn)來他們也沒問，對(duì)方老點(diǎn)了點(diǎn)頭，之后繼續(xù)他們的交談。

　　方老帶著卓越找個(gè)位置坐下，卓越拿出本子和筆記錄自己認(rèn)為重要的東西。

　　此時(shí)，一位有著咖啡色膚色，面容粗曠，白色的頭發(fā)有卷毛，看上去像印國的中年男子道：“湍流中的湍流微團(tuán)的總運(yùn)動(dòng)是反向運(yùn)動(dòng)，流體微團(tuán)的軌跡機(jī)器紊亂，變化時(shí)間很快，這種現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起的動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳遞，其傳遞速率比層流高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)?！?p>　　卓越心中一動(dòng)，“湍流微團(tuán)？”

　　“所以說流體之所以從層流到湍流，是因?yàn)橛型牧魑F(tuán)？”

　　“有湍流微團(tuán)，那么是不是也有過渡流微團(tuán)和層流微團(tuán)？”

　　一位黃種人老頭道：“邊界層是高雷諾數(shù)繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動(dòng)薄層?！?p>　　他看上去像一位島國人。

　　卓越心道：“邊界層？這是什么？”

　　“大家都知道，層流到湍流的過程，不僅是因?yàn)橥牧魑F(tuán)，還有紊動(dòng)應(yīng)力?！?p>　　卓越心道：“紊動(dòng)應(yīng)力？”

　　短短時(shí)間，他聽到了許多陌生的詞匯，讓他學(xué)會(huì)了許多知識(shí)。

　　方老在這坐了一個(gè)多小時(shí)，然后讓一個(gè)認(rèn)識(shí)的人照顧一下卓越，之后他就出去了。

　　又是一天的聚會(huì)，還是和昨晚一樣，吃飯都在包間里吃，直到晚上十點(diǎn)才結(jié)束。

　　卓越聽的卻是意猶未盡。

　　回到房間后，他就查邊界層的信息。

　　“原來是這東西！”卓越道。

　　所謂邊界層，就是高雷諾數(shù)繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動(dòng)薄層，又稱流動(dòng)邊界層、附面層。

　　所謂高雷諾數(shù)就是大于4000的雷諾數(shù)被稱為高雷諾數(shù)。

　　他又查了湍流微團(tuán)。

　　片刻后他笑道：“還真有層流微團(tuán)，也有過渡層微團(tuán)，但一般都叫做湍流微團(tuán)，或者流體微團(tuán)?！?p>　　“微團(tuán)具有隨機(jī)性，因?yàn)檫@種隨機(jī)運(yùn)動(dòng)才使得流體的運(yùn)動(dòng)?！?p>　　“所以說，紊動(dòng)機(jī)理中最重要的是湍流微團(tuán)，只要搞懂湍流微團(tuán)，差不多也就搞紊動(dòng)機(jī)理?！?p>　　“再看看什么叫紊動(dòng)應(yīng)力?！?p>　　很快，他就查到了。

　　紊動(dòng)應(yīng)力又稱為雷諾應(yīng)力，它是由脈動(dòng)流引起的切應(yīng)力，是產(chǎn)生再紊動(dòng)水流流體內(nèi)部的切應(yīng)力。

　　漩渦的垂向運(yùn)動(dòng)使素流中各水層的性質(zhì)可以不斷進(jìn)行交換，其中動(dòng)量的交換產(chǎn)生素動(dòng)應(yīng)力，從而決定了平均流速場(chǎng)，通過動(dòng)量交換的過程，水層間動(dòng)量交換的結(jié)果所以會(huì)產(chǎn)生剪力。

　　“所以說紊動(dòng)應(yīng)力的切應(yīng)力產(chǎn)生漩渦，給流體帶來動(dòng)力，使得流體從層流不斷向湍流前進(jìn)。”

　　“那么紊動(dòng)機(jī)理中就不是湍流微團(tuán)最重要，而是紊動(dòng)應(yīng)力?！?p>　　“因?yàn)橛形蓜?dòng)應(yīng)力，才產(chǎn)生湍流微團(tuán)，才使得流體運(yùn)動(dòng)?！?p>　　卓越吐出一口氣，腦海中整理出近段時(shí)間對(duì)湍流的學(xué)習(xí)。

　　許久后，他心道：“要想推導(dǎo)出湍流方程，必須知道流體的三種狀態(tài)，雷諾數(shù)是判定流體的三種狀態(tài)，之后知道紊動(dòng)機(jī)理，紊動(dòng)機(jī)理里包含紊動(dòng)應(yīng)力和湍流微團(tuán)，然后要知道雷諾臨界點(diǎn)和邊界層，靠邊界層和N-S方程可推導(dǎo)出邊界層方程，這應(yīng)該就是流體從層流到湍流的整個(gè)過程?！?p>　　“最后就可推導(dǎo)出湍流方程！”

　　卓越又是一笑，“從這我倒是可以先推出邊界層方程，雖然N-S方程論文還沒發(fā)表，但邊界層方程的論文可以提前發(fā)表到自然雜志?！?p>　　發(fā)表一個(gè)邊界層方程，只能獲得一個(gè)小成就，讓湍流進(jìn)步一小步。

　　這點(diǎn)小成就，別說美利堅(jiān)，就連一名國際知名物理學(xué)家都不看在眼里。