转捩
转捩，即从层流到湍流的过渡。流体力学名词，表征一种流动现象，英文为transition。转捩点的计算和预估是设计飞行器的关键前提。转捩可分为三种：自然转捩（或横流转捩，natural transition），旁路转捩（bypAss transition），分离流转捩（separation-induced transition）。自然转捩发生在低湍流度下（Tu<1%），被认为是最普遍的一种转捩形式。而旁路转捩是由外部气流（自由流湍流）的强干扰引起的，其边界层内扰动呈代数增长，不再服从指数规律，即不经过T-S波的小扰动增长过程而直接由层流突变为湍流。典型的例子是叶轮机械中的转捩过程。
- 中文名
- 转捩
- 外文名
- transition
- 分类
- 旁路、分离、自然转捩
- 释义
- 流体力学名词，表征一种流动现象
- 概念
- 从层流到湍流的过渡
- 计算方法1
- 通过湍流模型计算
目录
长期以来，边界层的转捩作为流体力学领域的一个前沿和难点问题受到了广泛而持续的关注。尽管关于边界层转捩的基础理论和发生机理仍在研究发展中，但其在工程实践中的重要性已经日益突出。航空航天工程中，转捩的发生位置和发展过程对飞行器的升阻特性、边界层分离以及表面气动加热等具有显着的影响，因此附面层转捩的准确预测对于航空航天飞行器气动外形设计具有非常重要的意义 。
自然转捩自然转捩过程图
自然转捩也叫横流转捩。对于高空飞行的飞行器而言，其边界层转捩由小扰动引起，称为自然转捩 。
Natural Transition
自然转捩各阶段具体如下：
1：前缘之后的稳定层流；
2：具有二维Tollmien-Schlichting波的不稳定层流；
3：不稳定的三维扰动波开始发展并形成涡旋；展向涡量。
4：在局部涡量很高的地方湍流促发；三维涡破碎。
5：在湍流脉动速度大的地方形成湍斑；
6：湍斑聚结成充分发展的湍流边界层。
分离流转捩
Separation-induced transition
旁路转捩
BypAss transition，此名称是按照Morkovin（1969）的提法而延续下来的。旁路转捩是由外部气流（自由流湍流）的强干扰引起的，并且完全绕过了Tollmien-Schlichting描述的不稳定状态，这是在叶轮机械中常见的转捩形式。
目前，转捩点的计算约有三种方法：
1. 通过湍流模型计算。目前，湍流模型中还不是完全的理论公式，而是经验公式。
2. 直接求解N-S方程。
3. 求解基于小扰动理论的线性稳定性方程和求解抛物线形稳定性方程。
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