层流与湍流的不同流动特点

当流体在圆管中流动时，如果管中流体是一层一层流动的，各层间互不干扰，互不相混，这样的流动状态称为层流流动。当流速逐渐增大时，流体质点除了沿管轴向运动外，还有垂直于管轴向方向的横向流动，即层流流动已被打破，完全处于无规则的乱流状态，这种流动状态称为湍流或湍流流动。我们把流动状态发生变化（例如从层流到湍流）时的流速称为临界速度。

大量试验数据与相似理论证实，流动状态不是取决于临界速度，而是由综合反映管道尺寸、流体物理属性、流动速度的组合量——雷诺数来决定的。雷诺数Re定义为

式中，ρ为流体密度；u为平均流速；d为管道直径；μ为动力粘度。

由层流转变到湍流时所对应的雷诺数称为上临界雷诺数，用Re´_cr表示；由湍流转变到层流所对应的雷诺数称为下临界雷诺数，用Re_cr表示。通过比较实际流动的雷诺数Re与临界雷诺数，就可确定粘性流体的流动状态。

当Re＜Re_cr时，流动为层流状态。(www.zuozong.com)

当Re＞Re´_cr时，流动为湍流状态。

当Re_cr＜Re＜Re´_cr时，可能为层流，也可能为湍流。

在工程应用中，取Re_cr=2000。当Re＜2000时，流动为层流流动；当Re＞2000时，可认为流动为湍流流动。

实际上，雷诺数反映了惯性力与粘性力之比，雷诺数越小，表明流体粘性力对流体的作用较大，能够削弱引起湍流流动的扰动，保持层流状态；雷诺数越大，表明惯性力对流体的作用更明显，易使流体质点发生湍流流动。