¿Qué es la turbulencia? ¿Qué es el problema de la turbulencia?

1. La turbulencia es un flujo tridimensional, irregular, inestable y muy complejo con rotación. Varios parámetros físicos de los fluidos en flujo turbulento, como la velocidad, la presión, la temperatura, etc., cambian aleatoriamente con el tiempo y el espacio. Desde el punto de vista de la estructura física, la turbulencia puede considerarse como un flujo compuesto de vórtices superpuestos de varias escalas. El tamaño de estos vórtices y la distribución de direcciones del eje de rotación son aleatorios. Los vórtices de gran escala están determinados principalmente por las condiciones límite del flujo, y su tamaño se puede comparar con el tamaño del campo de flujo, que es la causa de las pulsaciones de baja frecuencia. Los vórtices de pequeña escala están determinados principalmente por fuerzas viscosas y su tamaño; puede ser solo La escala del campo de flujo es del orden de una milésima del orden y es la causa de pulsaciones de alta frecuencia. Los vórtices de pequeña escala se forman después de que los vórtices de gran escala se rompen. Los vórtices de menor escala se rompen para formar vórtices de menor escala. Por tanto, en una región de turbulencia completamente desarrollada, el tamaño del vórtice líquido puede variar continuamente en un rango bastante amplio. Los vórtices de gran escala obtienen continuamente energía de la corriente principal y, a través de la interacción entre vórtices, la energía se transfiere a vórtices más pequeños. Finalmente, debido a la viscosidad del fluido, los vórtices de pequeña escala continúan desapareciendo y la energía mecánica se convierte (o se disipa) en energía térmica del fluido. Al mismo tiempo, debido a efectos de contorno, perturbaciones y gradientes de velocidad, constantemente se generan nuevos vórtices, lo que constituye un movimiento turbulento.

2. El movimiento aleatorio de vórtices de múltiples escalas dentro del fluido constituye una característica importante de la turbulencia: la pulsación de cantidades físicas.

3. Cabe señalar que aunque el movimiento turbulento es el movimiento de partículas fluidas, está lejos de alcanzar el nivel molecular. No importa cuán complejo sea el movimiento turbulento, la ecuación inestable N-S sigue siendo aplicable al movimiento instantáneo de un flujo turbulento.