流体力学中的湍流强度（turbulence intensity）
一、定义
湍流强度（turbulence intensity）也被称为湍流级（turbulence level），被定义为：
I
≡
u
′
U
I \equiv \frac{u'}{U}
I≡Uu′ 其中，
u
′
u'
u′ 表示湍流速度波动的均方根，
U
U
U表示平均速度（即雷诺平均得到的平均速度，见博文“流体动力学中的雷诺平均（Reynolds averaging ）”）。 如果湍流能量
k
k
k已知，那么
u
′
u'
u′能被计算为：
u
′
≡
1
3
(
u
x
′
2
+
u
y
′
2
+
u
z
′
2
)
=
2
3
k
u' \equiv \sqrt{\frac{1}{3} \, ( u_x'^2 + u_y'^2 + u_z'^2 )} = \sqrt{\frac{2}{3}\, k}
u′≡31(ux′2+uy′2+uz′2)
=32k
U
U
U可以通过三个平均速度分量
U
x
U_x
Ux,
U
y
U_y
Uy和
U
z
U_z
Uz计算获得：
U
≡
U
x
2
+
U
y
2
+
U
z
2
U \equiv \sqrt{U_x^2 + U_y^2 + U_z^2}
U≡Ux2+Uy2+Uz2
二、湍流强度估计
当为CFD模拟设置边界条件时，通常需要估计入口的湍流强度。为了准确地估计该湍流强度，最好有某种形式的测量或以前的经验作为估计的基础。 以下是对入射湍流强度的常见估计的几个例子：
1. 高湍流情况（High-turbulence case)复杂几何形状（如热交换器）内的高速流动和旋转机械（涡轮机和压缩机）内的流动。通常，湍流强度在5%和20%之间。
2. 中度湍流情况（Medium-turbulence case）在不复杂的装置中的流动，比如大型泵中，通风流动等，或者低速流动（低雷诺数数）。通常，湍流强度在1%到5%之间。
3. 低强度湍流情况(Low-turbulence case)源自如汽车、潜艇和飞机上的外部流动。非常高质量的风洞也可以达到非常低的湍流水平。通常，湍流强度非常低，远低于1%