洁净室气流的状态

一、几种基本流动状态
1、稳定流与不稳定流
流体质点的各种运动要素仅因质点所在位置而异，不因时间t而变化，这种运动叫稳定流。如果各种运动要素都是位置（x,y,z）与时间（t）的函数，这种流动叫不稳定流。
2、渐变流与突变流
当流体运动有如下情况时，叫做渐变流。如图所示，其特点是：

（1）流线之间的夹角β很小，即流线之间基本是等距的。
（2）流线的曲率半径R最大，即流线接近直线（结合上一点，故流线接近平行），因而惯性力可忽略。不符合以上两种情况的流动就是突变流。
3、均匀流与非均匀流
在渐变流中，凡是满足以下两个条件的，叫均匀流：
（1）沿流长度上各断面的形状和大小相同。
（2）同一条流线上的任意两点上的流速相同。由此可见，均匀流是渐变流的极限情况。
只要不具有以上两个条件中的任何一个，就是非均匀流。如下图（a）所示的是不具备上述两个条件的；（b）所示进口段不具备第二个条件；（c）所示的才同时具备两个条件。

4、层流与紊流
流层与流层间没有流体质点交换的流动，叫层流，反之即为紊流。
对于管流来说，当Re由大降低到2400以下时，即转变为层流，当Re由小升高时，一般到13800即转变为紊流。但也常常不固定，可以升高到10⁵仍保持层流，这主要取决于来流稳定性。
由于在紊流状态时流体是以无规则的相互掺混方式进行的，随时间t而变化，所以紊流在实质上不是稳定流。但如果取一稍长的时段T，取其平均速度（也称时均速），即

如果来流条件不变，虽然是紊流，也可以有不变的时均速，仍称为稳定流。也就是说，对于这种紊流虽然不能画出它的瞬时流线，但可以画出时均流线。反之，如果没有不变的时均速，当然是不稳定流了。在所研究的范围内，遇到的是前一种情况。在洁净室中，若从流动的雷诺数Re来考虑，则都属于紊流流动。
二、紊流过程的物理状态
1、紊流形成的过程
（1）涡体的形成。
（a）黏滞性。在流体的相对运动中，由于黏滞性而在流层之间产生切应力。对于某一L层来说，在它某一边流速较大的流层加于它的切应力是顺流向的，另一边流速较小的流层加于它的切应力是逆流向的。因此对于这一L层来说，有构成力矩、促成涡体产生的倾向。
（b）波动性。如果因某种愿因使流层发生了垂直于流体运动方向的波动，则在凸起一边，由于挤压而使通过断面减小，流速增大；反之，凹入一边断面增大，流速减小。这种两边流速的差异同样进一步促成涡体的产生。
（2）涡体形成后脱离原流层，冲入邻近流层。
一旦形成涡体，由于流速较大流层与涡体旋转方向一致，流速较小流层与涡体旋转方向相反，将使流速较大流层的流速更大，流速较小流层的流速更小。流速增大的地方压力减小，流速减小的地方压力增大，形成垂直于流向的压差；当该压差足以克服阻力后，就推动涡体脱离原流层，冲入邻近流层。只要具备了在某些流层中形成涡体并冲入邻层的这两个条件，由于流动的连续性，势必要进行涡体的交换和流体间的相互补充。由此而产生的紊乱将影响到更远的流层。如果最初形成的涡体较强较多，则可以使整个流动状态*改观。
2、紊流的特点
根据上述对于紊流形成过程的物理状态的分析，可以归纳出紊流有以下几个特点：
（1）大的雷诺数。
（2）不规则性。
（3）扩散性。
（4）三度的涡动。
（5）由于黏性而使能量较快的消耗。
除上述特点外，紊流流动还取决于来流条件。如果来流不平静，能产生微小的波动，也可促成涡体产生。这也说明为什么雷诺数没有固定的上临界值。