Структура турбулентного потока в трубе

Экспериментальные исследования показывают, что турбулентный поток в трубе разделяется на две, резко отличные по структуре области. Непосредственно у стенки образуется очень тонкая область чисто вязкого движения — так называемый вязкий подслой. Остальная часть потока — турбулентное ядро — является областью мало или почти не зависящей от вязкости, областью турбулентного перемешивания (рис.).

В пределах вязкого подслоя динамическая вязкость значительно больше турбулентной вязкости и напряжения вязкостного трения значительно больше напряжений, возникающих под действием сил инерции. Обратная картина наблюдается в турбулентном ядре, где касательные напряжения от турбулентного перемешивания во много раз больше напряжений вязкостного трения. Строго говоря, такое разделение потока на две области несколько условно и схематично. В действительности по мере удаления от стенок трубы влияние вязкости убывает постепенно и между вязким подслоем и турбулентным ядром можно еще различать переходную область, в которой величины и имеют одинаковый порядок. Введение такой области необходимо при изучении тепломассопередачи. В то же время в гидродинамике обычно ограничиваются схемой двух областей — вязкого подслоя и турбулентного ядра.