用平均场量来表示由
湍流所产生的物理量的输送量的方法,称之为混合长理论。这个理论是由
普朗特(Prandtle)提出的,因此也称为普朗特混合长理论(Prandtl mixing-length theory),其中所用的参数 l' 称为
混合长,它相当于气体分子理论中的
平均自由程。
用平均场量来表示由
湍流所产生的物理量的输送量的方法,称之为混合长理论。这个理论是由
普朗特(Prandtle)提出的,因此也称为普朗特混合长理论(Prandtle mixing-length theory)。
混合长理论是最早提出来的并得到广泛应用的一种
参数化方法。混合长的概念是将湍涡运动和分子不规则运动相类比而引入的。分子运动具有随机性,运动着的分子在和其它分子碰撞之前,其具有的能量和动量保持不变,经过一次碰撞,这些量才发生显著的改变。两次碰撞之间分子所走的距离称为分子的自由路径。所以
分子运动论认为,分子经过一个自由路径才与其它分子发生“混合”,把
能量、
动量,“输送”给其它分子。
湍涡是由许多
空气微团组成的,湍涡运动的不规性和
分子运动相类似。湍涡的混合作用将引起物理属性的输送,这一过程也和分子对能量、动量的输送有相似之处。
(2)在
湍流运动中存在一个混合长,湍涡移动一个
混合长后才与四周混合,在此以前其具有的物理属性保持不变(守恒)。
利用混合长理论,可以将脉动值和
平均值联系起来。但混合长还是未知的,故仍须用半经验半理论的方法来确定它。
首先,该理论中假设了湍涡混合过程是一个不连续过程,而实际过程并不是这样的,湍涡在运动过程中将不断和周围空气交换质量,逐渐失去它原有的物理属性,所以混合长概念缺乏可靠的物理基础,混合长是一个难以确定的量应该是意料之中的。
当把混合长理论用在动量输送过程时,还存在另外一个问题,即动量不是一个
守恒量,在
气压梯度力和分子
黏性力作用下,它将随时间改变。