Добавлено (01.08.2015, 00:56)
---------------------------------------------
Информация к размышлению. прямоугольная труба с коническими зазубринами на одной из стенок для создания турбулентности потока => http://chem21.info/page....4092104
о переходе ламинарного пограничного слоя в турбулентный => http://mash-xxl.info/page....5074181

цитата отсюда http://www.effects.ru/science/201/index.htm
В серии опытов, проведенных Рейнольдсом (1883г.), была измерена величина Reкр. При "плавном" входе жидкости в трубку круглого сечения получено Reкр = 12830. Дальнейшие исследования показали, что величина Reкр существенно зависит от степени турбулизации (возмущения) входящего потока, обусловленной в том числе и влиянием условий на входе в трубку. Так, для трубки с острыми краями Reкр=2800. Напротив, особые условия - плавный переход, гладкие стенки, отсутствие вибраций и т.п. позволяют продлить ламинарный режим до Re=20000 и выше. Многочисленными опытами также установлено, что при Re < 2000 поток всегда является ламинарным, т.е. любые возмущения входящего потока затухают на некотором расстоянии от начала трубки, и устанавливается режим ЛТ.
Аналогичная картина наблюдается и для пограничного слоя (ПС) - т.е. в той части жидкости, которая находится вблизи поверхности обтекаемого тела и в которой сказывается влияние вязкости. Параметр Re в этом случае можно определить как Re = v0 h(x)/n, где h(x) - толщина ПС (х - координата, направленная вдоль поверхности обтекаемого тела, пластинки и т.п.). Число Re растет при продвижении вдоль ПС (в направлении х), поскольку толщина последнего увеличивается. Критическое значение Reh зависит от степени возмущенности набегающего потока; обычно Reh ~ 103ё104.
Величина Reh, а следовательно, и удаленность области перехода ЛТ в ТТ от начала ПС существенно зависят от гладкости поверхности. Шероховатости, сравнимые с h, способствуют турбулизации потока.
Теоретически описать переход от ЛТ к ТТ пока не удается. Даже более простая задача вычисления Reкр в общем случае также не решена, хотя принципиально подход к решению такой задачи ясен. Он основывается на том, что как ЛТ, так и ТТ являются решениями уравнений гидродинамики, причем переход данного ЛТ в ТТ происходит из-за потери его устойчивости, т.е. вследствие быстрого роста первоначально малых возмущений, всегда имеющихся в реальном ламинарном потоке. Таким образом, исследовав исходное ламинарное решение уравнений гидродинамики на устойчивость, можно найти критическое значение числа Рейнольдса Re1, при котором решение начинает терять устойчивость. Один из возможных путей развития этого процесса при Re>Re1 описывается гипотезой Ландау, согласно которой гидродинамическая система переходит в новое устойчивое состояние, являющееся суммой исходного ламинарного движения и наложенного на него периодического колебания. С дальнейшим ростом Re это движение также может потерять устойчивость при Re=Re2, что приведет к новому периодическому колебанию. Этот процесс с ростом Re будет продолжаться и дальше. В результате в гидродинамической системе с большими числами Рейнольдса должно генерироваться большое число колебаний (степеней свободы) с различными, вообще говоря, несоизмеримыми частотами. Такое состояние системы называется развитой турбулентностью.
К настоящему времени гипотеза Ландау не получила достоверного экспериментального подтверждения; удавалось заметить лишь несколько начальных стадий процесса развития колебательных движений, после чего внезапно происходил переход к ТТ. Тем не менее, возникли новые представления о ТТ, основанные на понятии странных аттракторов, статистическом подходе к описанию усредненных ТТ, моделях локально-изотропной турбулентности и т.д.