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什麼是湍流

流體的一種流動狀態

湍流,也被稱為紊流或亂流,是流體的一種流動狀態,在湍流狀態下,流體表現出高度複雜和不規則的運動。

當流體的流速較小時,它會分層流動且互不混合,這被稱為層流;隨著流速的增加,流體中的流線開始出現波浪狀的擺動,這一階段稱為過渡流;當流速進一步增加到很大時,流線變得不再清晰可辨,流場中會產生許多小漩渦,層流被破壞,相鄰流層間不僅發生滑動,還發生混合,此時流體表現出不規則運動,具有垂直於流管軸線方向的分速度,這就是湍流,其在自然界中普遍存在,例如江河急流和空氣流動等都是湍流的例子。

湍流的形成是由於流體中的渦旋和氣流的不規則運動所致,這些運動使得流體呈現出一種隨機且多尺度的流動模式。儘管湍流在許多領域中都非常重要,包括氣象學、水利工程和汽車工程等,但它也帶來了挑戰,因為湍流的本質非常複雜,涉及大量不同尺度的渦旋和能量傳遞過程。