关键要点

• 由于涡流和漩涡而引起的流体的剧烈运动称为湍流。

• 湍流运动粘度没有物理存在，被认为是流动特性，而不是流体。

• 流体的有效运动粘度可以表示为无湍流作用的运动粘度或湍流运动粘度之和。 

随着流体流速的增加，层流转变为湍流

在流体系统中，流体流动可以是层流或湍流。流态中的湍流是由流体层的速度差异引起的。湍流中作用于流动的流动阻力较大，称为雷诺应力。湍流运动粘度是湍流中重要的物理量。湍流运动粘度，也称为涡流粘度，取决于流动状态。在本文中，我们将探讨湍流和湍流运动粘度。

流体流动

流体流动有两种类型：层流或湍流。

层流

均匀、均匀且有序的流体流动被认为是层流。层流本质上是确定性的。层流的未来行为可以根据较早时间的流动特性知识来预先确定。即使在流动中存在不规则和扰动，平均层流运动是在一个方向上的。

粘性流体的均匀层流可以建模为包含不同且稳定的层的流体流。每一层都以相同的方向在另一层之上移动。顶层以最高速度移动，粘附在边界上的层以最低速度流动。内部摩擦是速度差异的原因。粘度用作流体内部摩擦的量度。然而，随着流体流速的增加，流态变得湍流。

湍流

随着流体流速的增加，层流转变为湍流。流体流速的增加导致流体层混合。随着速度的增加，更多的流体层混合在一起并破坏了平稳的流动。流动变得不均匀，并受到涡流和漩涡的干扰。由于这些涡流和漩涡而引起的流体剧烈运动称为湍流。湍流的特征在于不同方向上的显着速度。速度方向不同于流动的总体方向。 

粘度

粘度是在湍流中讨论的一个重要量。高粘度流体抵抗流动中的湍流或从层流缓慢过渡到湍流。雷诺数在对流体系统进行分类时非常重要，其中流体的粘度会影响其流速和流动模式。

让我们看一下湍流中的粘度。

湍流中的动量和能量传递

在湍流中，涡流运动以各种尺寸存在。流体流动中的大部分机械能用于形成涡流，涡流以流体中的热量形式耗散能量。由于这种散热，湍流的拖曳力高于层流的拖曳力。

相对于其他涡流运动的不稳定涡流运动是湍流的特征。涡流会产生流体压力和流体速度的波动。相互作用的涡流交换能量和动量。

存在于管道中心的高速涡流与壁边界附近的低速涡流相互作用。涡流的混合平衡了动量差异。涡流作用类似于通过分子相互作用消除动量差异的粘度。为了表示涡流作用，使用术语湍流运动粘度或涡流粘度。

湍流运动粘度

湍流运动粘度是一种模型粘度，它解释了涡流在平滑动量梯度方面的作用。湍流运动粘度是模拟湍流性质的流体流动中能量耗散和传输的量。

湍流运动粘度正比于： 

1. 流体的密度

2. 涡流速度标尺

3. 涡长尺度

湍流运动粘度没有物理存在，被认为是湍流中的流动特性（不是流体特性）。

流体的有效粘度

流体的有效运动粘度可以表示为无湍流作用的运动粘度与湍流运动粘度之和。由于流体流动的特性在很大程度上取决于流体粘度，因此在模拟流体流动时了解这些特性非常重要。湍流效应对粘度的影响不容忽视，模型中也需要考虑湍流参数。

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文章来源：cadence博客