边界层的基本概念.ppt

,5-4 边界层的基本概念,目标,1.绕流现象的主要表现有哪些？2.什么是附面层（边界层）、边界层分哪几部分？边界层的特征有哪些？3边界层流态如何判别，影响因素有哪些？,绕流现象是怎么样的现象呢？,1904年德国普朗特提出边界层的概念。这对解决实际流体绕行问题做出了前所未有的贡献。因为在此之前，运用理想流体理论根本无法解决绕流物体的阻力问题。,在自然界和工程实际中，有大量流体绕流物体的流动问题。实际流体都有粘性，在大雷诺数的绕流中，由于流体惯性力远大于作用于流体的黏性力，黏性力相对于惯性力可忽略不计，将流体视为理想流体。由理想流体的流动理论求解流场中的速度分布。但在靠近物体的一薄层内，由于存在强烈的剪切流动，黏性力与惯性力处于相同的数量级，从而不能忽略。,飞机飞行中：机翼（特征长度）L：1m，飞行速度 U:100m/s,scm/133.0 2=则：Re711060,绕流现象的主要表现,总之，在气象、海洋、以及造船、航空、动力机械等领域内存在大量的大雷诺数问题，即粘性较小的流体（水，空气，蒸汽等）以较高的流速绕流物体。在这种情况下，流体运动主要受惯性力支配，而粘性力的影响主要限于边界层范围以内，这就是绕流现象重的基本力学性质。如河流经水坝，飞行器在空中飞行。在热力发电厂中，绕流现象也普遍存在，炉膛内高温烟气流过各种受热面，在汽轮机，泵和风机内流体绕叶栅等。,当粘性流体以大雷诺数平滑地绕流静止物体时，在壁面附近将出现一个流速由壁面上的零值迅速增至与来流速度相同数量级的薄层，称为边界层或者附面层。,边界层的概念,它的范围：通常把速度与物体表面为零增大至势流区速度的99处这一范围定义为边界层,边界层的基本特征,1.与被绕物体的长度相比，边界层厚度非常小。2.边界层沿流动方向厚度逐渐增大。3.流体的流速从物体表面为零，沿物体表面法线方向迅速增加，即速度梯度增。4.边界层内粘性力与惯性力属于同一数量级；5.可近似的认为，边界层内沿物面法线方向压力不变，均等于其外边界处压力值。6.边界层内流体的流动也有层流和紊流两种流动状态，相对应地分别称之为层流边界层和稳流边界层。判别边界层内层流和紊流的准则数仍是雷诺数,边界层中也存在着层流区、过渡区和紊流区，过渡区和紊流区下面也存在一个层流底层,那么边界层的流态如何判别的呢？,判别层流边界层和紊流边界层的标准仍然是雷诺数。当时RexRecr边界层内时层流状态，RexRecr，边界层内时紊流状态。,影响它们们的因素还主要是雷诺数的影响，而影响雷诺数的因素有很多，来流紊流度。物体表面的粗糙度等都会影响临界雷诺数的数值。事实表明，增加来流紊流度和物体表面粗糙度都会降低临界雷诺数，是紊流边界层提前出现。,