边界层及其分离.ppt

边界层及其分离 在实际流休绕流园体时,國体边界上的流速为0 在國体边界的外法线方向上的流体逸度从0迅速增大 在边界附近的流区夺在相当大的速庋梯度,在这亼流区内粘性作閂不能忽略,边界附 近的流区称为边界层(或附面层),边界层外流区、粘性作用可以忽略,当作理想 流体来处理  471边界层的形成及其性质 紊流附面层 层流附血层 7层流底层 824附面层概念  如上图,平板前方均匀来流的速度ν,从平板前缘开始形 成边界层,其厚度沿流增加。在边界层外缘附近流速渐 近于当地外流速度 边界层定义:绕流物体表面上一层厚度很小且其中的流 动具有很大法向速度梯度的流动区域。  边界层内、外区域并没有明显的分界面,一般将壁面流速为 零与流速达到来流速度的9%处之间的距离定义为边界层厚度 边界层厚度沿着流体流动方向逐渐增厚,这是由于边界层中 流体质点受到摩擦阻力的作用,沿着流体流动方向速度逐渐减小 因此,只有离壁面逐渐远些,也就是边界层厚度逐渐大些才能达 到来流速度。 1.对于平板绕流,边界层外缘,对于弯曲固壁,边界层外缘。 2.边界层的外边界线与流线不重合,外流区域中的流体质点可 以连续地穿过边界层的外缘进入边界层内  流场的求解可分为两个区进行 理想流体区:在边界层和尾涡区外,流体的运动速度几乎相 同,速度梯度很小,边界层外部的流动不受固体壁面的影响, 即使粘度较大的流体,粘性力也很小,主要是惯性力。所以 可将这个区域看作是理想流体势流区。 粘性边界层区:在边界层和尾涡区内,粘性力作用显著 粘性力和惯性力有相同的数量级,属于粘性流体的有旋流 动区 普朗特边界层理论开辟了用理想流体理论和粘性流体理论联合 研究的一条新途径。  层流边界层和紊流边界层 边界层的描述 普朗特把贴近于平板边界存在较大切应力,粘性影响不能忽略的 薄层称为边界层 边界中的流动同样存在两种流态:层流和紊流 图824附面层框念  转捩点:在x=x处边界层由层流转变为紊流的过渡点 临界雷诺数: 对平板的边界层,层流转变为紊流的临界雷诺数为 Re=(3.5~5.0)×10 Re=300-350 临界雷诺数的大小与物体壁面的粗糙度、层外流体的紊流度 等因素有关。增加壁面粗糙度或层外流体的紊流度都会降低临 界雷诺数的数值,使层流边界层提前转变为紊流边界层。  472管流边界层 图825管流入口处的附面层 层 E=0.028Re  473日面边异层的分海见象和卡有 曲面边界层的分离现象 在实际工程中,物体的边界往往是曲面(流线型或非 流线型物体)。当流体绕流非流线型物体时,一般会出现 下列现象:物面上的边界层在某个位置开始脱离物面 并在物面附近出现与主流方向相反的回流,流体力学中称 这种现象为边界层分离现象,如下页图所示。流线型物体 在非正常情况下也能发生边界层分离  进面边界层的分离 由面附面层的分离