第八章__粘性流体绕过物体的流动_1~9.ppt

粘性流体绕过物体的流动 不可压缩粘性流体的运动微分方程 不可压缩粘性流体的运动微分方程 不可压缩粘性流体的运动微分方程 不可压缩粘性流体的运动微分方程 不可压缩粘性流体的运动微分方程 不可压缩粘性流体的运动微分方程 不可压缩粘性流体的运动微分方程 不可压缩粘性流体的运动微分方程 不可压缩粘性流体的运动微分方程 不可压缩粘性流体的运动微分方程 不可压缩粘性流体的层流流动 不可压缩粘性流体的层流流动 不可压缩粘性流体的层流流动 不可压缩粘性流体的层流流动 不可压缩粘性流体的层流流动 不可压缩粘性流体的层流流动 不可压缩粘性流体的层流流动 不可压缩粘性流体的层流流动 不可压缩粘性流体的层流流动 不可压缩粘性流体的层流流动 不可压缩粘性流体的层流流动 边界层的基本概念 边界层的基本概念 层流边界层的微分方程 层流边界层的微分方程 层流边界层的微分方程 层流边界层的微分方程 边界层的动量积分关系式 边界层的动量积分关系式 边界层的动量积分关系式 边界层的动量积分关系式 边界层的位移厚度和动量损失厚度 平板的层流边界层的近似计算 平板的层流边界层的近似计算 平板的层流边界层的近似计算 平板的层流边界层的近似计算 平板的层流边界层的近似计算 平板的紊流边界层的近似计算 平板的紊流边界层的近似计算 平板的紊流边界层的近似计算 平板的紊流边界层的近似计算 平板的紊流边界层的近似计算 平板的混合边界层的近似计算 平板的混合边界层的近似计算 平板的混合边界层的近似计算 B D C A AB面上的总压力： CD面上的总压力： AC面上的总压力： BD面上的切向压力： 沿x方向诸外力之和为： 边界层的动量积分关系式 B D C A 根据动量方程，得， 边界层的动量积分关系式 边界层的位移厚度 实际流体流过壁面时，粘性作用使边界层内的速度降低，要达到边界层外边界上势流的来流速度，必然要使势流的流线向外移动 距离， 称 位移厚度。 边界层的动量损失厚度 在边界层内因粘性的影响，流体动量将减少，减少的动量可以用以理想流体的速度v流过某层厚度为 的截面的流体动量来代替， 称为动量损失厚度。 平板的层流边界层的近似计算 o 边界层外边界上， 整个边界层内， 边界层的动量积分关系式， 平板的层流边界层的近似计算 第一补充关系式：速度分布以 的幂级数 （1） （2） （3） （4） （5） 边界条件： 平板的层流边界层的近似计算 第二补充关系式：牛顿内摩擦定律和速度分布规律 平板的层流边界层的近似计算 代入动量积分关系式， 积分得， 平板的层流边界层的近似计算 边界层厚度： 位移厚度： 动量损失厚度： 切向应力： 总摩擦阻力： 摩擦阻力系数： 平板的紊流边界层的近似计算 假定平板边界层从前缘开始就是紊流。 借用管内紊流流动的理论结果确定平板 紊流边界层积分关系式的两各补充关系式。 边界层的动量积分关系式： 第一补充关系式： 第二补充关系式： 平板的紊流边界层的近似计算 补充关系式代入动量积分关系式， 积分得， 平板的层流、紊流边界层近似计算的比较 边界层厚度： 位移厚度： 动量损失厚度： 切向应力： 总摩擦阻力： 摩擦阻力系数： 平板的紊流边界层的近似计算 边界层厚度 位移厚度 动量损失厚度 切向应力 总摩擦阻力 摩擦阻力系数 速度分布规律 边界层的基本特性 层流 紊流 平板的紊流边界层的近似计算 （1）紊流边界层内沿平板壁面法向截面上的速度比层流 边界层的速度增加得快； （2）沿平板壁面紊流边界层的厚度比层流边界层得厚度 增长得快； （3）在其他条件相同的情况下，平板壁面上紊流边界层 中的切向应力沿着壁面的减小要比层流边界层中的 减小慢些； （4）在同一雷诺数下，紊流边界层的摩擦阻力系数比层 流边界层的大得多。 * * 不可压缩粘性流体的运动微分方程用图 dx、dy、dz的平行六面体 p代表法向应力 ? 代表切向应力 fx、fy、fz的代表质量力 x轴的运动微分方程 法向力 切向力 质量力 惯性力 应用牛顿第二定律： 应力形式表示的粘性流体的运动微分方程 切向应力之间的关系 M 根据达朗伯原理，所有力矩之和等于零， 得， 最后得， 切向应力的表示 根据牛顿内摩擦定律， 得， 最后得， 速度梯度等于微团得角变形速度， 法向应力之间的关系 理想流体 粘性流体 不可压缩粘性流体的运动微分方程 （纳维—斯托克斯方程，N-S