经由分子间势的湍流：黏度与雷诺数的转捩区间

流体中的湍流是一种普遍现象，其特征为平滑层流自发转捩为快速变化的混沌动力学。1883 年，Reynolds 通过实验表明，在初始层流的水流中，湍流运动在无任何可测外部扰动的情况下出现。时至今日，湍流仍是流体力学中一大未解现象；尤其缺乏一种使湍流动力学从层流自然涌现的数学模型。近来，我们提出了一种气体湍流新理论，依此理论，湍流运动由分子间势的平均场效应在惯性气体流中生成。在当前工作中，我们通过数值模拟常态下直管中空气流在不同雷诺数值下的情形，研究黏度于我们湍流模型中的效应。我们发现，随着雷诺数从 2000 增至 4000，我们的模型中层流与湍流间的转捩在无任何刻意扰动下发生。当模拟流变为湍流时，我们模型中动能的时均傅里叶谱衰减率趋近于 Kolmogorov 的逆三分之五律。两项结果均与实验和观测一致。