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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 仿真模拟 » FLUENT & CFX » 在fluent中如何判断管内流动是湍流还是层流？
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miragef

铁虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

管流的话有种说法是雷诺数2300一下是层流，2300-4000是过渡区，4000以上就是湍流了
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11楼2015-05-30 15:03:12
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okeypuss

新虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

这问题提的，或许就是很多使用fluent的人的普遍心态吧。
先回答问题：
fluent只是工具，没有灵魂。所以不能判断什么情况是层流或湍流，不但如此，它还需要你在求解之初就要明确指定使用的粘性模型/湍流模型，也就是说，湍流/层流，是你告诉fluent的，而不是通过他的结果可以看出来的。

稍微展开一下，
为什么会有层流和湍流的数值模型？其实如果用高阶插值离散的话（如dns），是不需要理会湍流模型的，加入扰动慢慢算，湍流自然就发展出来了，但目前fluent由于离散时的精度不够高，还没法做到这一点，于是只能人为的加入湍流粘性（相当于把这部分扰动作为一个结果告诉fluent，以源项形式加入了ns方程的求解），以求“算”出湍流的数值结果。

再进一步，为什么流动会分层流/湍流？其实如果仔细去看流体力学书的话，就应该知道，从控制体推导ns方程的时候，可没有假设当前是层流或湍流的，也就是说NS方程本身是普适的。话说回来，虽然NS方程时普适，但他作为一个非线性偏微分方程，其性质却并不“单纯”，简单的说，偏导数项的系数是速度的函数，在速度比较大的时候，方程对初边值的扰动将非常敏感，一点小小的扰动就会让系统失去原先的平衡态（层流），以进入一个新的状态（转捩为湍流）。

第三点，扰动从哪里来？
大体上，扰动来自两个方面，1、对真实问题物理化时的简化。比如你认为来流是均匀速度分布的1m/s，但现实速度却很可能是1m/s上下浮动1%的速度，那么这1%就是扰动；比如你建的模型画的网格里面壁面是理想平整的，但粗糙度却不依赖于人的主观意志而存在。2、一些其他的不可控因素，比如现实中地球不是正圆且一直在自转，g不是常数，比如有个人刚好从你的实验装置边上走过，刚好有个人说了句话声波作为一个扰动传到了你的目标流场里面，等等等等。

最后说一句，曾有文章表明，有人在实验室里面，严格控制各种扰动，可以使得管道流动在RE数达到10^5（具体数值忘了）时，流动仍是层流。
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12楼2015-10-30 08:53:25
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吴长春854

铜虫 (初入文坛)
引用回帖:
8楼: Originally posted by 白云尖 at 2014-08-26 00:09:55
好多时候我也再为层流和湍流困惑，简单的圆管流应该可以用雷诺数来判断

但涉及到有些近似为圆管结构的流动时遇到疑问，比如我在另外一个求助帖提到过的波纹管流，根据流速和管径计算得雷诺数比较低，按理说应该是 ...

这位同学，我最近也是在学习波纹管之类的流动，雷诺数也处于1000-4000，所以选择模型也同样遇到困难。能否一起交流？QQ：1246812103
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13楼2015-12-10 15:10:28
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Alex_wjl

新虫 (初入文坛)
可以查一下一本老书《边界层理论》，对于空气，零攻角平板层流雷诺数分界线的范围是：5*10e5——10e6。
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走一走，看一看。
14楼2018-02-13 17:03:15
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