附面层特性.doc

实验三 附面层特性 ? 实验目的 ? 了解流体流过平板表面时形成附面层的特性及影响因素； ? 求附面层厚度、作用在平版上的摩擦阻力和摩擦阻力系数。 ? 实验原理 ? 流体流过平板表面时，由于流体粘性的作用，靠近表面形成 具有一定速度梯度的流体薄层，此流体层就称为附面层。附 面层厚度δ一般定为附面层中的流体速度等于99%的主流速 度处至平板表面的距离。 ? 与流体有不同的流动状态类似，附面层也可分为层流附面层 和紊流附面层。其判别标准是雷诺数。流体流过平板时，当 Re超过105～5×105时，附面层即从层流转变为紊流增加主流 扰动度，或者增加平板表面的粗糙度，都将降低临界雷诺数。  v 3 y 1 ? ? ? 平板层流附面层的速度场方程为： = ? x ? ? v 2 δ 0 2 ? ? ? ? ? y δ 3 ? ? ? 1 3 μv μv L ? 层流时平板表面上的平均摩擦阻力： h= ∫ ? dx= ? 0 3 0 1 L 2 δ 0 ? xRe L 2 x h ν ? 层流时平板长度为L时的平均摩擦阻力系数： K = = δ 1 v δ 2 ρv 0 L 0 2 1 ? 紊流时平板绕流的平均摩阻系数： ? K = 0.074Re 5 L 1 2 ? 紊流时平板绕流的平均摩擦阻力：h = K ? ρv 0 2 ? 测得的附面层厚度可用内插法求得： ?y i δ v Z = y + ( 99% i Z ? Z 0 x(i+1) xi v ? 其中 Zx = ? x 1 v 0 x(i+1) ? 0.01)  ? 实验装置 ? 实验设备包括：离心式风机、多管压力计、特殊皮托管、 螺旋测微器、试验段等。注意特殊皮托管安装必须正对来 流方向、而且应特别注意防止它发生弹性形变。  ? 试验段示意图：  ? 实验步骤 ? 移动与螺旋测微器相连的特殊毕托管，就可以测得附面层 内距平板表面不同距离处的速度和层外的主流速度。 ? 其他条件一定，提高中间平板（即改变板长）时，可以获 得流体沿流动方向上附面层特性的变化情况。 ? 其他条件一定，当翻转中间板时（平板一面是光滑面，一 面是粗糙面，请自己判断），可以获得平板粗糙度对附面 层特性的影响。 ? 其他条件一定，控制风门使进风量不同时，可以获得流速 对附面层特性的影响。 ? 移动毕托管测不同条件下距平板表面的速度时，必须测到 速度基本不变化为止。  ? 实验数据记录 大气温度t= 空气密度ρ= 空气粘度ν= 板长L1= L2= 实验数据记录表 （单位mmH2O） Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 次数 距 含义 离 流量V 光滑L 1 1 流量V 光滑L 2 1 流量V 光滑L 3 1 流量V 粗糙L 3 1 流量V 粗糙L 3 2 ? 实验分析 ? 当距平板表面的距离为零时，其测得的速度怎样？为什么？ ? 比较理论计算值和测出的δ99%Wo值，说明存在误差的原因。 v v ? 通过实验总结影响附面层的因素。 ( ) ( ) 测 计 v v t t