层流和紊流的流动特点

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，这种流动状态称为紊流或湍流。我们把流动状态发生变化（从层流到紊流）时的流速称为临界速度。

大量实验数据与相关理论证实，流动状态不仅取决于临界速度，还与综合反映管道尺寸、流体物理属性、流动速度的组合量——雷诺数有关。雷诺数Re定义为

式中，d为管道直径；V为平均流速；µ为动力粘性系数。

由层流开始转变到紊流时所对应的雷诺数称为上临界雷诺数，用Re_c′_r表示；由紊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与临界雷诺数，就可确定粘性流体的流动状态：

（1）当Re<Re_cr时，流动为层流状态。(www.xing528.com)

（2）当Re>Re_c′_r时，流动为紊流状态。

（3）当Re_cr<Re<Re_c′_r时，可能为层流，也可能为紊流。

在工程应用中，取Re_cr=2000。当Re<2000时；流动为层流运动；当Re>2000时，可认为流动为紊流。

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