通过粘度降低向湍流的转捩

实验 (Mullin 和 Kreswell, 2005) 表明，向湍流的转捩可以在低于线性稳定性分析预测的雷诺数下开始——即亚临界向湍流转捩。为定性解释这些观测结果，我们提出亚临界不稳定性的 onset 与流体粘度的降低有关：随着速度梯度的增加，流体层间的摩擦失效。为了从理论上描述摩擦的降低，我们放宽了流体材料稳定性的假设，并引入了流体强度常数。具体而言，我们在粘性应力的本构方程中引入流体强度，从而增强了 Navier-Stokes 模型以包含失效描述。当强度趋于无穷大时，可得到经典模型。我们利用修正后的 Navier-Stokes 模型分析了两平行板间的 Couette 流动，发现横向扰动可使流动失稳，且临界雷诺数与流体强度成正比。后者意味着，具有无限强度的稳定材料的经典 Navier-Stokes 模型无法捕捉到亚临界向湍流的转捩，而修正模型则可以。