题目

为什么圆管中紊流速度分布要比层流的均匀?

提问时间：2020-11-03

答案

是圆管和明渠流动并不重要,速度分布主要看“紊流”与“层流”的区别：
在雷诺的实验中（密度近似的两种水【密度近似就是说它们能混合,不会像油浮在水面上,实验就是研究什么样的流动情况下它们会混合起来,假若用油实验就无法做了】,一种有颜色,一种无颜色,从一个水箱沿着圆管流出）,就非常直观.
》层流时流线相互平行,有颜色的水处于管轴,没有与一般水混合.主要原因是低速时流体状态主要与粘滞性有关.此时水都朝着管口流动,其中离管壁近的水流粘滞程度高,速度慢,管轴处粘滞程度最低,速度最快,就呈现弧状的速度分布（管轴处速度最大,越靠近管壁速度越小）.
》紊流也称乱流,顾名思义,有颜色的水和没颜色的水都混合起来了,此时粘滞性的影响力远不如惯性力（如果说粘滞性将水流速度分布变成弧形状,而惯性力就是“冲击”,“打散”,“搅拌”）.微观来看每个水分子,只能怪那些有颜色的水分子“不仅仅向管口流动,也横向扩散”,才会导致两种水混合.这时水分子的速度相当混乱,但总体是充斥整个圆管,类似于联邦制——与层流的圆弧状分布完全不同（中央集权）,所以：
紊流速度分布要比层流的均匀.