什么是层流流动?

流体运动分为层流和湍流。层流是指流体胶束的有序流动而不相互混合。例如，当水在玻璃管中流动时，注入少量有色液体以观察管中的层流。当流速较低时，有色液体形成细小的直线，水和有色液体不相互混合，这种流动是层流。

空气层之间无混合的层流示意图

流体运动分为层流和湍流。层流是指流体胶束的有序流动而不相互混合。例如，当水在玻璃管中流动时，注入少量有色液体以观察管中的层流。当流速较低时，有色液体形成细小的直线，水和有色液体不相互混合，这种流动是层流。当流速增加到一定值时，细丝将在入口后面的某处破裂，有色液体将迅速扩散到整个管中，这表明流动从层流变为湍流。从层流到湍流的过渡称为过渡。

从层流到湍流的转变与雷诺数有关。雷诺数是一个无量纲参数，反映了流体惯性力与粘滞力的比值。这是英国物理学家雷诺在1883年首次提出的一个参数，但它的重要性尚未被注意到。直到1908年，这个参数才被命名为雷诺数。它是空气动力学研究中最重要的参数之一。流体流速越大，线性标度越大，粘度系数越小，雷诺数越大。雷诺通过研究指出，当该参数超过一定值时，流动会从层流转变为湍流。层流通常小于湍流摩擦阻力。当飞机机翼周围的气流是层流时，飞机将平稳飞行。当飞机机翼周围的气流是湍流时，飞机是颠簸的。因此，在飞机设计中，边界层流动应尽可能保持层流。同时，如果飞机的边界层能长时间保持层流，总的热量增加也能减少。