CFD理论|认识湍流
导读：介绍完边界层后，这篇介绍主流区的运动——湍流区。
量子力学奠基人海森堡说过一句话：等他见上帝的时候，他要问上帝两件事，第一个是关于相对论，第二个是关于湍流，他只确定上帝有关于第一个问题的答案。
所以如果可以解决湍流问题，不仅仅是流体力学领域的进步，更是物理领域、数学领域，甚至可以说是人类科技的一大步。
我们无法通过数学语言（数学方程）去准确表达湍流，预测湍流，这就是湍流问题至今未解的根本原因，我们一般采用纳维-斯托克斯方程去描述流体运动，虽然对于水、空气和其他简单的液体和气体，纳维-斯托克斯是很好的近似。但纳维-斯托克斯方程本身很难解，因为它是非线性的，此线性非彼线性。我们可以通过将线性方程的很多简单解叠加一起，从而建立复杂解。比如说声波方程是线性的，通过将很多不同频率的简单声音叠加一起，从而产生复杂的声音。但流体力学中纳维-斯托克斯方程的非线性意味着简单的叠加是无法得到答案，强如创建量子力学的海森堡，也在湍流问题面前折腰。抱歉，目前物理学家对湍流的定义，至今没有达成共识。J.O Hinze：“湍流是流体运动的一种不规则情况，在湍流中各种流动的物理量随时间和空间坐标呈现随机的变化，因而具有明确的统计平均值。”钱宁教授也有一个形象的比喻：“层流恰似一堆排列整齐、训练有素的士兵列队沿街道行进，而湍流则是一群沿拥挤的街道行走的醉汉，总体上仍沿街道前进，但每个醉汉都做杂乱无章的运动。”
在自然界中，流动运动中，涡的形成是必然的，随着流体的运动，涡可能会逐渐衰减，以至于表观上觉察不到涡的存在，这就是层流运动。当然涡也可能逐渐扩散增强，以至于整个流动区域均充满大大小小的涡，这就是湍流运动。（3）涡在粘性作用下变形、分裂和扩散，并且这种运动是随机的；
湍流虽然被认为是经典物理学中最后一个未解决的问题，然而湍流早已应用在现代物理学的各个领域中。
.jpg?imageView2/2/h/336)
