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大尺度乱流

【大尺度乱流】基础信息( 英文,繁体)

【大尺度乱流】是什么意思

即乱流中之积分尺度(integral scale of turbulence)。假设乱流之Reynolels数为相当高之值,或者流域中已形成一完全发展之乱流(fully developed turbulence),亦即是已形成一整序的漩涡尺度系列。这时候可以就漩涡的频率序列中之惯性次段落(inertial subrange),将整个的漩涡序列分作两个漩涡尺度范围,凡是频率小于惯性次段落之漩涡,称为大漩涡(large eddies),其相当于由纵向相关所定之积分尺度,称为大尺度乱流;而频率大于次段落之漩涡,称为小漩涡(small eddies),其中相当于微尺度漩涡,称为微尺度乱流(microturbulence)。大漩涡控制着乱流之物理(physics of turbulence flow),与平均流有强烈之相互作用,其结构亦十分依赖着整个流场之几何性质,及流动的本质,大部分的输送(transport)现象,如质量、动量、能量、以及浓度等,皆是由于大漩涡的作用。因为大尺度漩涡之结构,是依流场之几何条件而成,所以为非等向性。也因此其结构在每种情形中不同,往往得各别处理。当处理的乱流问题,是属于上述性质时,则须考虑的领域,必足以涵盖大漩涡,如水利工程中河道之冲淤变迁问题,水利结构(hydraulic structure)功效分析,河床沙丘及底床变化,以及洪流中大漩涡团的研究,及其对堤防安全之分析等。又如气象及海洋研究,往往得运用大漩涡模拟(large eddy simulation)方式。大漩涡之形式及强度系随流而定(flow dependent)。乱流之不规则及紊乱性,系由大漩涡所成,因而与大漩流有关的问题的分析,往往藉用序率过程(stochastic processes)观念。

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