ТУРБУЛЕ́НТНОЕ ТЕЧЕ́НИЕ

ТУРБУЛЕ́НТНОЕ ТЕЧЕ́НИЕ (от лат. tur­bu­lentus – бур­ный, бес­по­ря­доч­ный), те­че­ние жид­ко­сти или га­за, при ко­то­ром час­ти­цы сре­ды со­вер­ша­ют не­упо­ря­до­чен­ные дви­же­ния по слож­ным тра­ек­то­ри­ям, при­во­дя­щие к ин­тен­сив­но­му пе­ре­ме­ши­ва­нию ме­ж­ду слоя­ми сре­ды. Боль­шин­ст­во те­че­ний жид­ко­сти и га­зов в при­ро­де (напр., вет­ры) и в тех­нич. уст­рой­ст­вах (напр., в тру­бах) яв­ля­ют­ся тур­бу­лент­ны­ми. Пе­ре­ме­ши­ва­ние сре­ды в Т. т. при­во­дит к ин­тен­сив­ной пе­ре­да­че им­пуль­са и, сле­дова­тель­но, к су­ще­ст­вен­но­му си­ло­во­му воз­дей­ст­вию на об­те­кае­мые те­ла, пе­ре­да­че те­п­ло­ты и ус­ко­рен­но­му про­те­ка­нию хи­мич. ре­ак­ций, ге­не­ра­ции зву­ко­вых и элек­тро­маг­нит­ных волн.

Профиль осреднённой скорости vср: а – при ламинарном течении; б – при турбулентном течении; vмакс – максимальное значение скорости.

Т. т. воз­ни­ка­ет вслед­ст­вие гид­ро­ди­на­мич. не­ус­той­чи­во­сти ла­ми­нар­но­го те­че­ния при не­ко­то­ром кри­ти­че­ском Рей­нольд­са чис­ле Re_кр. Экс­пе­рим. пу­тём по­лу­че­но, что для те­че­ний в пря­мых круг­лых тру­бах при наи­боль­шей воз­му­щён­но­сти те­че­ния у вхо­да в тру­бу Re_кр=ρvd/η=2300 (ρ – плот­ность жид­ко­сти, d – диа­метр тру­бы, v – сред­няя по те­че­нию ско­рость по­то­ка, η – ко­эф. вяз­ко­сти). Умень­шая сте­пень на­чаль­ной воз­му­щён­но­сти, мож­но до­бить­ся уве­ли­че­ния Re_кр в тру­бах до 50000. Про­филь ос­ред­нён­ной ско­ро­сти Т. т. в тру­бах или ка­на­лах от­ли­ча­ет­ся от па­ра­бо­лич. про­фи­ля ла­ми­нар­но­го те­че­ния бо­лее бы­ст­рым воз­рас­та­ни­ем ско­ро­сти у сте­нок и мень­шей кри­виз­ной в центр. час­ти те­че­ния (рис.). По­гра­нич­ный слой Т. т. (в от­ли­чие от ла­ми­нар­ных те­че­ний) обыч­но име­ет от­чёт­ли­вую гра­ни­цу.

Т. т. под­чи­ня­ет­ся На­вье – Сто­кса урав­не­ни­ям, од­на­ко воз­мож­но­сти совр. вы­чис­лит. тех­ни­ки не­дос­та­точ­ны для ре­ше­ния этих урав­не­ний в ус­ло­ви­ях раз­ви­той тур­бу­лент­но­сти. По­это­му при­ме­ня­ет­ся мо­де­ли­ро­ва­ние Т. т., ба­зи­рую­щее­ся на урав­не­ни­ях Рей­нольд­са для ос­ред­нён­ных ха­рак­те­ри­стик по­то­ка и разл. ме­то­дах их за­мы­ка­ния.