湍流强度和雷诺数为什么是反比关系

湍流强度和雷诺数为什么是反比关系

1、湍流强度

定义：速度波动的均方根与平均速度的比值

小于1%为低湍流强度，高于10%为高湍流强度。

计算公式：

I=0.16*(re)^(-1/8)

式中：I—湍流强度，re—雷诺数

2、湍流尺度及水力直径

湍流尺度（turbulence length)：a physical quantity related to the size of the large eddies that contain the energy in turbulent flows。

通常计算方式：

l=0.07L

L为特征尺度，可认为是水力直径，因数0.07是基于充分发展的湍流管流中的混合长度的最大值。

湍流参数的选取：

（1）充分发展的内部流动，选取湍流强度(intensity)和水力直径(hydraulic diameter)

（2）导流叶片流动、穿孔板等流动，选取强度(intensity)和长度尺度(length scale)。

（3）四周为壁面引起湍流边界层的流动，选取强度（intensity)和长度尺度(length scale)，使用边界层厚度，特征长度等于0.4倍边界层，输入此值到turbulence length scale中。

3、湍动能（Kinetic energy)

湍流模型中最常见的物理量（k）。利用湍流强度估算湍动能：

k=3/2*(u*I)^2

其中：u—平均速度，I—湍流强度

4、湍流耗散率(turbulent disspipation rate)

湍流耗散率即传说中的ε。通常利用k和湍流尺度l估算ε

计算公式为：

cu通常取0.09，k为湍动能，l为湍流尺度

5、比耗散率ω

计算公式为：

ω=k^0.5/(l*c^0.25)

式中：k为湍动能，l为湍流尺度，c为经验常数，常取0.09

湍流强度的定义是：“速度波动的均方根“与“平均速度“的比值
而雷诺数和平均速度是正比的关系
所以湍流强度可以说是：系数ד速度波动的均方根”与“雷诺数”的比值
至于最终湍流强度和雷诺数是什么关系，关键要看“速度波动的均方根“跟雷诺数是什么关系
或许雷诺数增加了，而速度波动的均方根没有成比例增加，这样的话，湍流强度与雷诺数就会有反向关系