在理论研究乱流结构时，最常用之物理量为乱流能量谱(trubulenceenergy spectrum)E(k)，k为波数。三维乱流能量谱与波数间之关系可示义如附图。区域I：有持久特性之大涡流，在k→0时，E(k)与k4成比例。区域II：能量包含涡流区(energy-containing eddies)，ke为其特徵波数。乱流能量多分配于此区所属之涡流。 区域III：一般平衡区(universal equilibrium range)，此区域内之乱流能量之时间变化率与乱流耗散率 及流体黏度v 有关。其中有区域IV称之为惯性亚区段(inertial subrange)，其内之能量变化与 有关，但不受v 之影响，在此区域内，俄国人Kolmogorov于1941年依因次分析及上述之假设而导出E(k)正比于k-5/3之关系，此为乱流理论中极为着名的科氏5/3定律，此定律亦为研究乱流之重要基石之一。在较大的波数轴上之kd为耗散涡流之特徵波数。在应用上及相关之力学研究上，能量持久区以及惯性亚区段有较重要的地位，Von Karmann于1948年美国国家科学会议上提出一公式，以为表示大涡流区至惯性亚段之能量谱与波数间之关系，此一公式称之为卡门内插公式，其式为： 上式在应用上仅适于极大雷诺兹数之乱流，以及可略不计之黏性作用下方成立，否则的话，此内插公式所表示之k－5/3区域不一定存在。