粘性流体力学阎超北京航空航天大学 (3.14)第五章 流动稳定性及转捩1.前言n 流动有层流和湍流两种运动形态 ，自然界的绝大多数流动都是湍流；n 从层流状态转变为湍流状态的过程称为转捩；n 任何一种层流，都存在一个临界雷诺数，当流动雷诺数大于临界雷诺数后，小扰动会在层流中发展起来，使其失去稳定性而变成湍流。流动稳定性研究的关键问题是分析扰动随时间的演化。n 湍流、转捩、流动稳定性都是当代流体力学中的热点和难点问题，意义很大，但仍然没有解决，是科学技术史上经典的难题。n 转捩问题的重要性首先在于层流时物体所受的阻力及传热能力和湍流时是大不一样的，人类希望了解并控制转捩。转捩对传热影响的例子（AIAA 1998）雷诺实验n 雷诺实验(Reynods 1883)：在雷诺数小于2000时，流动保持一条直线，流动为层流状态。雷诺数增大（如提高流速），染色流线在下游某点发生变化，从剧烈振荡到破裂，并很快和清水剧烈掺混以至不能分辨出染色线 ，管中的流动变为湍流。研究此时的闪光照片发现，这时的流体仍可分辨出一簇簇清晰的卷曲流丝和旋涡,这些旋涡以高达几千赫兹的频率作三维运动。 n 由于湍流时色线的掺
