紊流的概念及基本方程解析

紊流是流体运动失稳后的运动状态。它的瞬时特性是不规则、无法描述的，但它的平均特性（时间平均、空间平均或统计平均）却遵循一定的规律。对于紊流目前还没有一个简单的定义方法来说明其性质，只能从定性上描述其特征，如不规则性；扩散性；连续性；耗能性；有涡和三维的性质等。由这些特征可分辨自然界中的流动是否紊流。如海面随机波动、大气层中的行星尺度气旋不能算作紊流，因为前者不耗能、不扩散，而后者是二维的。

如果紊流在空间各点的统计特征值都一样，即不随坐标值改变，则称为均匀紊流（homogeneous turbulent flow）；如果紊流特征在各坐标轴方向上都一样，即不随坐标方向而改变，则称为各向同性紊流（isotropic turbulence）。各向同性的均匀紊流是一种假想的紊流，真实的紊流只有在某些局部才呈现出各向同性，称为局部各向同性（local isotropic turbulence）。在实际中的紊流，通常是各向异性和非均匀的剪切紊流，分为自由剪切紊流（free turbulent shear flow）和边壁剪切紊流（wall turbulent shear flow）两类，前者如射流、圆柱绕流；后者如紊流边界层，明渠、管道中的紊流等。河道中水流的运动属于边壁剪切紊流这一类型，可以用基本方程、流速分布律、统计特征量等来定量描述。(https://www.daowen.com)