尊龙凯时app平台官网尊龙凯时app下载✿★◈！尊龙✿★◈，凯时尊龙app✿★◈。凯时尊龙人生就是博✿★◈，边界层理论及边界层分离现象 一.边界层理论 1.问题的提出 在流体力学中✿★◈，雷诺数Rk惯性力/粘性力丰丸✿★◈，当Re

　　粘性力丰丸✿★◈，但在紧靠固壁的极薄流层中凯时尊龙官网✿★◈，惯性力帮性力✿★◈，这才令人满意地 解决了大Re数的流动的阻力问题✿★◈。 2.边界层的划分 I流动边界层（速度边界层） 以平板流动为例✿★◈，x方向一维稳态流动✿★◈，在垂直壁面的y方向上✿★◈，流动可划分为 性质不同的两个区域✿★◈：（1）y

　　9（层外主流层）✿★◈：壁面影响很 弱✿★◈，法向速度基本不变✿★◈，du/dy所以可忽略粘性力（即忽略 法向动量传递）✿★◈。可按理想流体处理✿★◈，Euler方程适用✿★◈。这两个区域在边界层的 外缘衔接起来✿★◈，由于层内的流动趋近于外流是渐进的✿★◈，不是突变的✿★◈，因此✿★◈，通常约定✿★◈： 在流动边界层的外缘处（即y=S处）✿★◈，ux=0.99u°0,S为流动边界层厚度✿★◈，且S=淞）✿★◈。 H传热边界层（温度边界层） 当流体流经与其温度不相等的固体壁面时丰丸✿★◈，在壁面上形成流动边界层✿★◈，同时✿★◈，还 会由于传热而形成温度分布凯时尊龙官网✿★◈，可分成两个区域✿★◈：（1）y

　　8t（层 外区域）✿★◈：法向温度梯度dt/dy和0可忽略法向热传导✿★◈。通常 约定✿★◈：在传热边界层的外缘处（即y=8t处）丰丸✿★◈，ts—t=0.99（ts—10）Q飞t0,8t为温度边界 层厚度✿★◈，且8t=f（x）;ts为壁面温度✿★◈；t0为热边界层外（主流体）区域的温度凯时尊龙官网✿★◈。Pr= 动量传递能力/热量传递能力✿★◈。一般情况下✿★◈，对于液体 Pr

　　1,

　　加（层外区域）✿★◈：法向浓度梯度约为0,可忽略法向分子 扩散✿★◈。 3.边界层的形成与发展 I外部流动的边界层形成与发展 流体一经与固体表面接触✿★◈，就黏附在表面上✿★◈，速度为零✿★◈。这层静止流体对临近的 流体层施加粘性阻力✿★◈，使第二层流体速度减慢✿★◈，开始形成边界层✿★◈。由于第二层流体损 失了动量✿★◈，它开始对第三层施加粘性阻力✿★◈，于是第三层流体也损失动量✿★◈，随着x增大 （流体向前运动）✿★◈，越来越多的流体层速度减慢✿★◈，使边界层沿x方向（流体方向）不 断增厚✿★◈。 在边界层的起始段✿★◈，当x小于临界长度时✿★◈，流动为完全层流✿★◈，为层流边界层区✿★◈， 它既不受表面粗糙度的影响✿★◈，也不管来流是层流还是湍流✿★◈。由于此时边界层很薄✿★◈，其 中dux/dy很-1- 大凯时尊龙官网✿★◈，形成湍流的可能性很小✿★◈，这表明壁面对湍流的发展具有抑制作用✿★◈。但只要平 板足够长✿★◈，当x大于临界长度后✿★◈，边界层的流动变得不稳定起来✿★◈，而且5随x增大迅速 增大✿★◈，这时进入过渡边界层区✿★◈。再经过一段距离以后✿★◈，边界层内的流体流动完全转变 为湍流流动✿★◈，称为湍流边界层区✿★◈。 H内部流动的边界层形成与发展 在管道进口处✿★◈，流体速度均匀✿★◈，法向du/dy=0,5=0✿★◈。一进入管道✿★◈，因为粘附条件✿★◈， 在y=0处✿★◈，u=0,开始形成边界层✿★◈。由于粘性作用✿★◈，沿管长增加边界层厚度S增大✿★◈。直 至边界层发展到轴心凯时尊龙官网✿★◈，之后速度分布不再变化✿★◈，边界层充满了整个流动截面✿★◈，建立了充 分发展了的流动在充分发展开始的轴心点✿★◈，若边界层还是层流边界层✿★◈，则之后全管为 层流✿★◈；若边界层已发展成为湍流边界层✿★◈，则之后全管湍流✿★◈。(管内湍流仍可分为层流底 层✿★◈，缓冲区✿★◈，湍流核心三层✿★◈。) 二.边界层分离 边界层内的传递机理✿★◈： (1)层流✿★◈：法向是依靠分子扩散传递✿★◈。 (2)湍流✿★◈：①层流内层✿★◈：分子扩散传递✿★◈；②缓冲区✿★◈：旋涡混合传递母子扩散传递✿★◈； ③湍流核心✿★◈：旋涡混合传递＞汾子扩散传递✿★◈。 故在一般情况下✿★◈，层流内层的传递阻力R内层最大✿★◈，是流体一侧传递速度的控制 因数✿★◈，设法使层流底层厚度七减厚是强化对流传递的主要条件之一✿★◈。 边界层要分离必须满足两个条件凯时尊龙官网✿★◈，一个是流体有粘性✿★◈，第二个是流体必须流过物 面✿★◈。 边界层分离是边界层脱离物面并在物面附近出现回流的现象✿★◈。当边界层外流压力 沿流动方向增加得足够快时✿★◈，与流动方向相反的压差作用力和壁面粘性阻力使边界层 内流体的动量减少✿★◈，从而在物面某处开始产生分离✿★◈，形成回流区或漩涡✿★◈，导致很大的 能量耗散✿★◈。绕流过圆柱✿★◈、圆球等钝头物体后的流动✿★◈，角度大的锥形扩散管内的流动是 这种分离的典型例子✿★◈。分离区沿物面的压力分布与按无粘性流体计算的结果有很大出 入✿★◈，常由实验决定✿★◈。边界层分离区域大的绕流物体✿★◈，由于物面压力发生大的变化✿★◈，物 体前后压力明显不平衡✿★◈，一般存在着比粘性摩擦阻力大得多的压差阻力(又称形阻)✿★◈。 当层流边界层在到达分离点前已转变为湍流时✿★◈，由于湍流的强烈混合效应丰丸凯时尊龙官网✿★◈，分离 点会后移✿★◈。这样✿★◈，虽然增大了摩擦阻力✿★◈，但压差阻力大为降低✿★◈，从而减少能量损失✿★◈。 二维边界层分离有两种情况✿★◈，一是发生在光滑物面上✿★◈，另一是发生在物面有尖角 或其他外形中断或不连续处✿★◈。光滑物面上发生分离的原因在于✿★◈，边界层内的流体因克 服粘性阻力而不断损失动量✿★◈，当存在逆压梯度时✿★◈，更需要将动能转变为压力能✿★◈，以便 克服前方压力而运动✿★◈，这种情况越接近物面越严重✿★◈。因此边界层内法向速度梯度越接 近物面下降越甚✿★◈，当物面法向速度梯度在某位置上小到零时✿★◈，表示一部分流体速度已 为零✿★◈，边界层流动无法沿物面发展✿★◈，只能从物面脱离✿★◈，该位置称为分离点✿★◈。分离后的 边界层在下游形成较大的旋涡区✿★◈；但也可能在下游某处又回附到物面上✿★◈，形成局部回 流区或气泡✿★◈。尖点处发生边界层分离的原因在于附近的外流流速很大✿★◈，压强很小✿★◈，因 而向下游必有很大的逆压梯度✿★◈，在其作用下✿★◈，边界层即从尖点处发生分离凯时尊龙官网✿★◈。三维边界 层的分离比较复杂✿★◈，是正在深入研究的课题✿★◈。 边界层分离导致绕流物体压差阻力增大✿★◈，如果发生在机翼上那就是失速✿★◈。 边界层 分离还会使机翼的阻力大大增加✿★◈，机翼被设计成园头尖尾的流线型就是 为了减小阻力✿★◈。 在高亚音速飞机上采用的超临界翼型✿★◈，也是为了避免边界层的 分离✿★◈。但有时也可利用 分离✿★◈，如小展弦比尖前缘机翼的前缘分离涡可导致很强 的涡升力✿★◈。 -2-