流动阻力及能量损失—边界层（流体力学）.pptx

流动阻力及能量损失边界层

contents目录边界层的概念01边界层的基本特征02边界层的分离03

普朗特照片1、边界层的概念对于水和空气等黏度很小的流体,在大雷诺数下绕物体流动时,黏性对流动的影响仅限于紧贴物体壁面的薄层中,而在这一薄层外黏性影响很小,完全可以忽略不计,这一薄层称为边界层。

举例1空气流过机翼上的边界层

举例2平板上的混合边界层（高清图）

(1)与绕流物体的长度相比,边界层很薄。故可近似认为边界层中各截面上的压强等于同一截面上边界层外边界上的压强值。(2)边界层内沿物体表面的法线方向,存在很大的速度梯度。因此,在边界层内,粘性力与惯性力是同一数量级。(3)边界层厚度沿流体流动方向是增加的。(4)边界层内也有层流和素流两种流动状态。

边界层分离高清图1、边界层分离的概念：当绕流物体为钝头体(如圆柱体、球体等)时,边界层都可能在物体下游急剧变厚,使边界层脱离物体表面,形成旋涡,产生很大的能量损失。

边界层分离高清图2、边界层分离的原因：（1）当黏性流体绕圆柱体流动时,在圆柱体前驻点A处,流速为零,边界层厚度为零。随着流体沿圆柱体表面上下两侧绕流,边界层厚度逐渐增大。（2）根据连续性方程和理想流体的伯努利方程,在圆柱体前半部,由于流体流动的有效截面减小,流速逐渐增加,压强逐渐减小,有一部分压强势能转变为动能,从而抵消一部分因流体质点受到摩擦阻力逐渐减速不断消耗的动能,以维持流体在边界层内继续向前流动。（3）当流体流到圆柱体的后半部时,有效截面逐渐增大,流速逐渐减小,压强逐渐增加,流体的一部分动能转变为压强势能,加之由于摩擦阻力作用使流体的流速逐渐减小,使流体的动能消耗更大。（4）当达到S点时,近壁面处流体质点的动能已消耗比尽,流体质点不能再继续向前运动,于是一部分流体质点在S点停滞下来。