Question

层流与紊流

Answer 1

自然界流体的流动特点都有层流与紊流（或称为湍流）两种流动形态。层流（laminar flow）是一种缓慢地流动，流体质点作有条不紊及平行和线状运动，彼此不相掺混；紊流（turbulent flow）是一种充满了漩涡的急湍的流动，流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此互相掺混（图2-4）。层流和紊流的水力学性质及对沉积物的搬运和沉积特点是不一样的。

图2-4 层流、紊流的流动特点

（据刘宝珺，1980）

层流与紊流具有不同的力学特点。紊流不仅具有黏滞切应力，而且还有流体质点的紊乱流动而引起的附加切应力（或称为惯性切应力）；而层流只有黏滞切应力。因此，紊流的搬运能力要强于层流。并且紊流还具有漩涡扬举作用，这是使沉积物呈悬浮搬运的主要因素。

从沉积物沉积时遭受的阻力来说，紊流兼有黏滞阻力和惯性阻力，层流则只有黏滞阻力，因此，沉积物不易从紊流中沉积下来，而在层流中则如同在静水中一样易沉积下来。

自然界中绝大多数水体是紊流运动。不过任何紊流的水体在与固体边界接触处（如河道底和两壁），由于固体边界效应，在紧靠固体边界处的流体仍是黏滞力起主导作用下的流动，即流体运动型态仍属于层流，所以称此层为层流底层。层流底层的存在对沉积物的搬运和沉积起着重要作用，使得沉积物与流体之间界面上不断发生的沉积和搬运的交替作用非常活跃。