1、演示实验 4.边界层仪演示实验一、表演目的通过观察流体流经固体壁面所产生的边界层分离的现象，加强对边界层的感性认识。二、利用折光法观察热边界层的原理边界层仪由点光源、热模型和屏组成（见图 4-1）。模型被加热后就有自下而上的空气对流运动，模型壁面上存在着层流边界层，因为边界层几乎不流动， 传热情况很差，层内温度远高于周围空气的温度而接近模型壁面温度，用热电偶测出模型面温度有 350。气体对光的折射率有下列关系：式中 n-气体折射率；-气体密度。图 4-1 ZRB-1 型边界仪1-点光源；2- 模型；3-屏。由于边界层内气体的密度边界层外的气体密度不同，则折射率也不同，利用折射率的差异可以观察边
2、界层。点光灯泡的光线从离模型几米远的地方射向模型，它以很小的入射角 i 射入边界层（见图 4-2）。如果光线不偏折，它 应投到 b 点，但现在由于高温空气折射率不同，光线产生偏折，出射角 大于入射角。射出光线在离开边层时再产生一些偏折后投到 a 点，在 a 点上原来已经有背景的投射光，加上偏折的折射光后就显得特别明亮，无数亮点组成图形，就反映到 边界层的形状之外，原投射位置（ b 点）因为得不到氢射光线，甩以显和得较暗，形成暗区， 这个暗区也是边界层折射现象引起的，因此也代表边界层的形状。图 4-2 光线折射图从边界层仪可以清楚地表现出流体流经圆柱体的边界层现象，圆柱底部由于气流动压的影响，边界层最薄。越往上部， 边界层越厚，最后产生边界层分离，形成旋涡。仪器还可以表演边界层的厚度随流体速度的增加而减薄的现象，我们对模型吹气，就会看到迎风一侧边界层影像的没退到模型壁上，表示边界层厚度减薄（见图 4-3 和图 4-4）。图 4-3 层流边界层现象 图 4-4 迎风一侧边界层减薄
