1、流体力学 电子教案,第七章 边界层理论基础,亦称附面层，雷诺数很大时，粘性小的流体（如 空气或水）沿固体壁面流动（或固体在流体中运动）时 壁面附近受粘性影响显著的薄流层.,一 边界层（boundary layer）概述,主要解决问题：物体在实际流体中作等速直线运动时 所受到的粘性阻力问题。,二 层流边界层和紊流边界层,边界中的水流同样存在两种流态：层流和紊流,在紊流边界层内，最紧靠平板的地方，dux/dy仍很大，粘滞力仍起主要作用，其流态仍为层流，所以紊流边界层内有一粘性底层。,当雷诺数达到一定数值时，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。,当边界层厚度d较小时，边界层内
2、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。,1 层流边界层（laminar boundary layer）,2 紊流边界层（turbulence boundary layer）,自固体边界表面沿其外法线到纵向流速ux达到主流速U0的99%处， 这段距离称为边界层厚度。边界层的厚度顺流增大，即是x的函数。,3 边界层的厚度 （boundary layer thickness）,特点：临界雷诺数的大小与来流的脉动程度有关， 脉动强， Re小。,临界雷诺数：,转折点：在x=xcr处边界层由层流转变为紊流的过渡点。,4 临界雷诺数,层流边界层 紊流边界
3、层,边界层厚度,临界雷诺数并非常量，而是与来流的扰动程度有 关，如果来流受到扰动，脉动强，流态的改变在较低的 雷诺数就会发生。,临界雷诺数的范围：,曲面边界层重要特性：曲面边界层发生边界层分享和形 成旋涡而产生较大的压差阻力,四 曲面边界层及边界层分离 （separation of boundary layer）,边界层分离,边界层迅速地增厚，压强的增大（流速减小）和阻力增大使边界层内动量减小，如两者共同作用在一足够长的距离，致使边界层内流体流动停滞下来，分离便由此而生，自分离点C起，边界流线必脱离边界，其下游近壁处形成回流（或涡旋），在分离点：,流体流经平板与流经曲面的主要区别：沿表面压力梯度不同。平面沿物体表面的法线方向压力梯度为0,曲面不为0,椭圆形,减小尾流的主要途径：使绕流体型尽可能流线型化。,尾流：分离流线与物体边界所围的下游区域，如图,尾流,尾流,
