边界层概念媛媛.ppt

米层的心 化学化工学院 08(1)班 卢佳惠  1.边界层的形成 2.边界层的发展 3.边界层的分离  边界层的形成 滞流边界层 湍流过界震 过界层界限 耑流内层 令当流体以Us的流速流经平板表面时,由于流体具有粘 垂直于流体流动方向 生了速度梯度。在壁面附近 存在着较大速度梯庋的流体层,称为流动边界层,简称边 层( boundary layer 如图中虚线所示。边界层以外 粘性不起作用,即速度梯度可视为零的区域,称为流体的 外流区或主流区。主流区的流速应与未受壁面影响的流速 相等,所以主流区的流速仍用表示。5为边界层的厚度 由壁面至速度送到主流速度99%的点之简的距离  滞流进界层湍流进界层 过界层界限 湍流内层 令由于边界层的形成,把沿壁面的流动简化成两个 区域,即边界层区与主流区。在边界层区内,垂 直于流动方向上存在着显著的速度梯度 即使崴银小,摩擦应力 仍然数 不可忽视。在主流区内, 摩擦虚 力可O此区域流体可视为理想流体( ideal fuid)。  彿流过界层 湍流过界层 过界层界阝 满流内层 今层流边界层( laminar boundary layer):当边界层厚度较小时 边界层内的流速梯度很大,粘滞应力的作用也很大,这时边界层 内的流动属于层流,这种边界层称为层流边界层 湍流边界层( turbulence boundary layer):当雷诺准数达到 定数值时,边界层中的层流经过一个过渡区后转变为紊流,就 成为紊流边界层。在紊流边界层内,最紧靠平板的地方, dwx/dy仍很大,粘滞力仍起主要作用,其流态仍为层流,所以 流边界层内有一粘性底层,即层流内层。 返回  =0.99U 今边界层的厚度:璧面至速度达到主流速度的点的 距离,但由于边界层内的减速作用是逐渐消失的, 所以边层界的界限应延伸至距壁面无穷远处 工程上一般规定边界层外缘的流速u=0.99vs。 令该条件下边界层外缘与壁面间的垂直距离定为边 界层厚度,人为规定,可忽略误差 令应指出,边界层的厚度δ与从平板前缘算起的距 离x相比是很小的。 返回  边层界的发展 1)流体在平板上的流动 令随着流体的向前运动,粘性对外流区流体持续作用, 促使更多的流体层速度减慢,从而使边界层的厚度 δ随自平板前缘的距离x的增长而逐渐变厚。此过程 即边界层的发展 令在边界层的发展过程中,边界层内流体的流型可能 是滞流,也可能由滞流变为湍流。在平板的前缘xc 前,称为层流(滞流)边界层;在xC,边界层内 的流动由滞流变为湍流。此后的边界层称为湍流边 界层。在湍流边界层内又划分为滞流内层(或层流  }层流边界层一过 紊流边界 边界层蚱边界 粘性底层 今边界层内流体的流型可由Re决定,光滑平板壁面,当Re2×10° 是层流,Re,3×10是湍流,两者之间,可能湍流可能层 流 估算方法 滞流边界层〔平板边缘处〕 Rex 1-36) 边界层结构 滞流内层 湍流边界层过渡层(缓冲层) 〔1-37 湍流层  2)流体在圆形直僐融口段内的流动 令流体进入圆管后在入口处形成边界层,随着流体向 前流动,边界层厚度逐渐增加,边界层内流速减小 而总流量不变,则管中心流速增加。直至一段距离 后,边界层在管中心汇合,占据整个管截面,其厚 度不变,等于圆管的半径R,Xo为稳定段长度,管内 各截面速度分布曲线形状不随X而变,此为完全发展 了的流动。  图(a)表示了层流流 动厚度的变化,X=0时 6=0,x增加,增加 x=XO的,6=R 稳定常数与管径及雷诺 滞流边界层流边界层 准数关系如下 其中 Re u为管截面的平均速度 图1-34圆管进口段流动边界层厚度的变化 a)流边界层〔b)滞流与湍流边界层