工程流体力学泵与风机第7章--边界层和绕流运动.pptVIP

第七章

边界层和绕流运动;本章主要内容;§7.1 边界层的根本概念;一、边界层的提出;一、边界层的提出;一、边界层的提出;一、边界层的提出;一、边界层的提出;二、边界层的形成;二、边界层的形成;二、边界层的形成;三、边界层的主要特征;层流边界层;三、边界层的主要特征;四、边界层的厚度;四、边界层的厚度;四、边界层的厚度;四、边界层的厚度;四、边界层的厚度;§7.2 边界层微分方程;将上述方程组无量纲化。为此考虑如下图的半无穷绕流平板，假定无穷远来流速度U0，流动绕过平板时在平板附近形成边界层，其厚度为δ，平板前缘至某点的距离为L。取δ和L为特征量，可定义如下的无量纲量：;;普朗特边界层方程;紊流边界层方程;§7.3 边界层动量积分方程;x;x;外力分析：;动量积分方程;动量积分方程;§7.4 平板边界层的近似计算;二、平板边界层的计算公式;三、平板层流边界层的计算;三、平板层流边界层的计算;三、平板层流边界层的计算;四、平板紊流边界层的计算;四、平板紊流边界层的计算;四、平板紊流边界层的计算;五、平板上混合边界层的计算;五、平板上混合边界层的计算;§7.5 边界层的别离;〔a〕流线形物体；〔b〕非流线形物体

图曲面边界层别离现象示意图;一、边界层的别离;一、边界层的别离;二.边界层厚度;;二、别离点;三、流动图案;三、边界层别离;卡门涡街;§7.6 绕流阻力;一、绕流阻力概念;一、绕流阻力概念;一、绕流阻力概念;一、绕流阻力概念;二、二维物体的绕流阻力;二、二维物体的绕流阻力;当Re≤1时，CD与Re成反比。在图上以直线表示之，边界层没有别离，只有摩擦阻力，阻力与U0成正比——蠕动。;雷诺数从2增加到约40时，边界层发生别离，压差阻力在总的物体阻力中的比例逐渐增大。;到Re＝200时，开始形成卡门涡街，压差阻力占总阻力近90%。;在Re＝2000时，CD到达最小值，约等于0.9。;在Re＝3e4时，CD逐渐上升到1.2。这是由于尾涡区中的紊流增强，另外也由于边界层别离点逐渐向前移动的结果，这时差不多全部物体阻力都是压差阻力造成。;在Re＝2e5时，层流边界层变成紊流边界层，由于紊流边界层内流体质点相互掺混，发生强大的动量交换，以致承受压强增高的能力比层流边界层变强，使别离点向后移动一大段。尾涡区大大变窄，从而使阻力系数显著降低。;假设把物体制成流线型，可使边界层的别离点后移，甚至不发生别离，阻力系数大大减小。所以将物体制成流线型的外形〔如飞机的机翼、汽轮机叶片的剖面等〕，是减少物体阻力的主要措施之一。;三、三维物体的绕流阻力;四、自由沉降速度、悬浮速度;四、自由沉降速度、悬浮速度;四、自由沉降速度、悬浮速度;课后任务;a