流体力学中的湍流强度(turbulence intensity)

流体力学中的湍流强度(turbulence intensity)流体力学中的湍流强度 turbulence intensity 一 定义 湍流强度 turbulence intensity 也被称为湍流级 turbulence level 被定义为 I

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流体力学中的湍流强度(turbulence intensity)

一、定义

湍流强度(turbulence intensity)也被称为湍流级(turbulence level),被定义为:
I ≡ u ′ U I \equiv \frac{u'}{U} IUu
其中, u ′ u' u 表示湍流速度波动的均方根, U U U表示平均速度(即雷诺平均得到的平均速度,见博文“流体动力学中的雷诺平均(Reynolds averaging )”)。
如果湍流能量 k k k已知,那么 u ′ u' u能被计算为:

u ′ ≡ 1 3   ( u x ′ 2 + u y ′ 2 + u z ′ 2 ) = 2 3   k u' \equiv \sqrt{\frac{1}{3} \, ( u_x'^2 + u_y'^2 + u_z'^2 )} = \sqrt{\frac{2}{3}\, k} u31(ux′2+uy′2+uz′2) =32k
U U U可以通过三个平均速度分量 U x U_x Ux, U y U_y Uy U z U_z Uz计算获得:
U ≡ U x 2 + U y 2 + U z 2 U \equiv \sqrt{U_x^2 + U_y^2 + U_z^2} UUx2+Uy2+Uz2


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二、湍流强度估计

1. 高湍流情况(High-turbulence case)
复杂几何形状(如热交换器)内的高速流动和旋转机械(涡轮机和压缩机)内的流动。通常,湍流强度在5%和20%之间。
2. 中度湍流情况(Medium-turbulence case)
在不复杂的装置中的流动,比如大型泵中,通风流动等,或者低速流动(低雷诺数数)。通常,湍流强度在1%到5%之间。
3. 低强度湍流情况(Low-turbulence case)
源自如汽车、潜艇和飞机上的外部流动。非常高质量的风洞也可以达到非常低的湍流水平。通常,湍流强度非常低,远低于1%
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