06 基础知识 | 层流 or 湍流
前几篇文章主要为大家介绍了各种无关性验证与边界层的问题，今天给大家带来了流动模型—湍流与层流的简单介绍。（如有错误，请各位指正） |
1 层流与湍流的核心定义
根据百度百科，对层流和湍流的定义如下：
层流（laminar flow）是流体的一种流动状态，它作层状的流动。流体在管内低速流动时呈现为层流，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。流体的流速在管中心处最大，其近壁处最小。管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5。
湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。
简单来说：汽车在公路上行驶，如果所有的车都只沿着自己的车道行驶，形成的轨迹就是层流。而如果车辆开始随意的变道行驶，那就是湍流，因此判断层流和湍流最简单的方法就是看流体的流动是否分层流动。
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2 层流与湍流的判断方法
上一节简单的介绍了一下层流与湍流的区别，这一节将从公式角度，带来两者的快速判断方法：
首先明确雷诺数公式：
其中，U为特征速度，L为特征长度，
为流体运动粘度。
将仿真所涉及到的参数带入到雷诺数的公式中，然后基于以下两种情况进行层流与湍流的选择：
圆管内流动：临界雷诺数
→ 层流2300 <
< 4000 → 过渡流（不稳定，难模拟）
→ 湍流平板边界层流动：临界雷诺数
→ 层流
→ 湍流
PS
基于上一节的公式，我们可以迅速对仿真工况的流动情况做出判断，看到到这里，一些读者算出来是层流模型的读者打开CFD计算软件，勾选层流得到了相关结果，并在这篇推文下面评论：太简单了，终于学会CFD仿真软件了。
而另一些算出来是湍流的读者，却发出了三连问：为什么可供选择湍流模型这么多，他们的含义是什么，我可以随便选吗？？？
