При турбулентном движении из–за хаотического движения частиц происходит выравнивание скоростей в основной массе потока и их распределение по сечению трубы характеризуется кривой, отличающейся по форме от параболы на рисунке 1, а; кривая имеет значительно более широкую вершину (рисунок 1, б).

Опыт показывает, что средняя скорость w при турбулентном движении не равна половине максимальной (как для ламинарного движения), а значительно больше, причем w/w_max = f(Re). Например, при Re = 10⁴ скорость w= 0,8 w_mах, а при Re = 10⁸ величина w = 0,9 w_mах.

В связи со сложным характером турбулентного движения не представляется возможным строго теоретически получить профиль распределения скоростей и значение w/w_max. Кроме того, при турбулентном потоке профиль скоростей (рисунок 1, б) выражает распределение не истинных, а осредненных во времени скоростей.

В каждой точке турбулентного потока истинная скорость не остается постоянной во времени из–за хаотичности движения частиц. Ее мгновенные значения испытывают флуктуации, или нерегулярные пульсации, носящие хаотический характер.

Типичная картина изменения составляющей истинной мгновенной скорости w (вдоль оси х потока) для некоторой точки в зависимости от времени τ представлена на рисунке 2. Саму истинную скорость измерить практически невозможно из-за хаотического перемещения частиц во всех направлениях. Как видно из рисунка, скорости пульсируют около некоторого осредненного во времени значения, становясь то больше, то меньше его. Для данной точки осредненная во времени скорость может быть найдена из соотношения:

 

Экспериментально установлено, что отношение средней и максимальной скоростей в потоке зависит от режима течения потока, т. е. от Re.
На практике из графической зависимости w/w_max=f(Re), представленной на рисунке (график Никурадзе), определяют отношение ω_ср/ ω_max при данном значении Re, а затем, измерив ω_max (строго до оси трубопровода), рассчитывают среднюю скорость потока, необходимую для определения расхода.
При ламинарном режиме. движения потока несжимаемой жидкости (рисунок 2) по прямой трубе, когда струйки жидкости перемещаются, параллельно одна другой, не смешиваясь, можно вывести (на основе уравнения Навье – Стокса), что максимальная скорость на оси трубы в два раза больше средней расходной скорости, или wcp = 0,5 ωmax. Таким образом, для ламинарного движения трехмерный профиль скоростей можно представить в виде параболоида вращения (с сечением вдоль трубы в виде параболы).
При турбулентном режиме движения упорядоченность движения нарушается, скорость отдельных частиц становится непостоянной и колеблется как по величине, так и по направлению около некоторой средней величины. Профиль скоростей по сечению круглой трубы при Re ≥ 10⁴ становится более полным (рисунок 3). Приближенно в этом случае ω_ср = (0,8 ÷ 0,9) w_max

В настоящее время наиболее распространенным прибором, используемым при экспериментальном исследовании турбулентности, является термоанемометр.
Принцип действия термоанемометра основан на конвективной потере тепла нагретой проволочкой датчика в потоке газа. Датчик образует одно плечо моста Уинстона, другое плечо состоит из набора сопротивлений. Мост питается через усилитель, на вход которого подается возникающее напряжение разбаланса моста. Замкнутая петля обратной связи образует следящую систему. Если мост разбалансирован, то на входе усилителя появится напряжение. Это напряжение, усиленное усилителем постоянного тока, поступает снова на мост в качестве питающего напряжения моста. Усилитель включен так, что напряжение на выходе усилителя растет, когда сопротивление датчика мало. Это вызывает увеличение тока, текущего через датчик. Датчик будет нагреваться, в результате увеличится сопротивление датчика, а это, в свою очередь, вызовет уменьшение разбаланса моста. Прибор будет автоматически настраиваться на определенную температуру датчика, которая для заданного датчика зависит только от установки набора сопротивлений в настраиваемом плече моста. Это - схема термоанемометра с постоянной температурой (сопротивлением), которая используется при проведении лабораторной работы. Мгновенная величина электрической мощности равна мгновенным тепловым потерям датчика.