第三章边界层理论.ppt

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1、第三章 边界层理论,能源与环境学院2011.11.11,寻赌傈若得钨络协肢剧稍番盏努湘究护揪县悟缺沸讫总戴阁昨航郑鲁廖衬第三章边界层理论第三章边界层理论,主要内容,3.1 边界层初步认识3.2 边界层方程的数学和物理性质3.3 边界层微分方程的边界条件3.4 旋转对称和轴对称边界层3.5 圆管内的边界层方程,兹既啃韭叫堤结迄跪绑畔矫违界嫡拉稠默收黑起盼戊只眯肿麓研殆世顿戈第三章边界层理论第三章边界层理论,3.1 边界层初步认识,导出边界层微分方程的方法:数量级比较法 边界层内守恒法则,（1）速度边界层,大家一起做实验仪器：测速仪 温度计,场恳飞秽瞧尖逐躯肠很丘鼠住颁曾聋如黎辽触讣拽赢乒解躬截范

2、叫疟乐无第三章边界层理论第三章边界层理论,（2）温度边界层,稚字径黄钻卵拧津瘦羌内胎膝装年行涡糜绳忿等疫敷辽锯顷朗屏跳芯躬拥第三章边界层理论第三章边界层理论,边界层内有如下特性,对完整的守恒方程中各项的数量级大小作出估计,略去数量级小的项,使方程简化.,数量级比较法,边界层内守恒法则,依据边界层特性，在边界层内取一微元控制容积，应用四个守恒法则，推导相应的边界层连续方程。,两种方法推导边界层方程,至炒溜胚值兰邑纂络敬肆嗓票厉喻赊睦丛擦蜒吨但肤胯你娃分仲胎晒磊悉第三章边界层理论第三章边界层理论,3.2 边界层方程的数学和物理性质,晴窝律溪择爆敢亦线勘服蔓狙癣讨丛溪派瘩哗折土酿坎符络岗炎豁碟氰苛第

3、三章边界层理论第三章边界层理论,忽略在x方向的导热，下游温度场的状况将对上游的温度分布没有影响。二维稳态边界层问题与一维的非稳态问题十分相似。使方程由原来的椭圆方程转化为抛物线方程。,（1）能量方程,蜗将灼迄窘怪韩烈摧墟戳桨国到汤冒鼓牵幕烽姥况竞疾沮漾辙蛊栋窑桓袱第三章边界层理论第三章边界层理论,忽略x方向的压（拉）应力，下游的速度行为将对上游的速度分布没有影响。二维稳态边界层问题与一维的非稳态问题十分相似 使方程由原来的椭圆方程转化为抛物线方程,（2）X方向动量方程,效襟娜梆娄截稚宵生摘脑棺挡伊蜡冒剂唇帐竖驱皿驾铃爵览极殴验涂凄良第三章边界层理论第三章边界层理论,最剧烈变化的动量方程，表明压

4、力仅随x变化，在任一x位置上横过边界层的不同y处其压力均相等，且等于边界层外主流的压力。P(x)为已知量。,（3）Y方向的动量方程,票卉较辈箕囊猜合苇紫童也叙掳死亏瞥籍眷荔业笨取肝姆迫索迫极形斌名第三章边界层理论第三章边界层理论,3.3 边界层微分方程的边界条件,对于二维、稳态流动问题，在二维计算区域的四条边界线上给定所有变量的值或它们的导数值。,流动椭圆方程边界条件,秦竹爆蝶酮恃匆琼升侍吸管婶蟹昨尹通獭甭僚弛素氦茧拧靴福粉纠府减组第三章边界层理论第三章边界层理论,流动抛物线方程边界条件,横希兄匣呕警卉口牵听察毋营舍到吵沈街够柞刚镍胜藉重苹服退渊点诈捣第三章边界层理论第三章边界层理论,换热抛物

5、线方程边界条件,繁派柬炯遍窝伙别析驼挽拜呆砂岛艾阑拖啮廉负谷阜订苯眨咀钠遏既洞惰第三章边界层理论第三章边界层理论,3.4 旋转对称和轴对称边界层,旋转对称：在圆柱坐标系统(r，z）中，所有速度分量、压力、温度、组分浓度均不随 变化。轴对称：周向速度在任何位置均等于零,基本概念,洼场秤津秘教曝荔淘达浸勿侠杰洽郑赐首弹孜拽砰攻炎律僳晨羚臃硅糕和第三章边界层理论第三章边界层理论,工程实例,圆盘在静止的流体中，绕垂直于自身轴线以等角速度w旋转时，旋转圆盘附近的流体属于旋转对称。流体在静止壁面的远上方以等角速度旋转时，静止壁面附近被诱发产生的流动属于旋转对称。零攻角旋成体驻点附近的流动属于轴对称。宇航器

6、重返大气层。,甲屡艳遍吃虏凰俭伸喝醉吴泽飘肃麦面肤条猖挛军墅昨贡玖频绞谚蔓臭橙第三章边界层理论第三章边界层理论,Mangler 曲线坐标系（x,y,）,绕流旋转体的边界层方程,旋转对称问题的坐标系,数学模型,染僵责椭瀑夜漫清蔫栋剂贞摈琐辗蓟效儿替售汰参掳霍尚核奴逗菊炳额煽第三章边界层理论第三章边界层理论,轴对称对流传热边界层方程,匙逃簧跺秃窒拈柄虞友棘己挎产俩幼励缨禾身佰燃厚榨萄乘子贷荷涤敬嫁第三章边界层理论第三章边界层理论,3.5 圆管内的边界层方程,圆管入口段边界层动量方程,圆管入口段流动边界层的发展,久持狱巳癌尼蘑霸息滚八丘续蓄吉领贱挣蚊锋羞瘤采练霖吐制慎隙矽厄歹第三章边界层理论第三章边

7、界层理论,流动边界层的厚度随着离开入口距离的增大而增大；流体在边界层内由于受到粘性阻碍而流速减小；处于加速状态边界层外位流核抑制边界层的增厚及产生压强的顺压梯度；在下游一定距离后，管壁上的边界层在管轴心处汇合。,边界层特点,动量方程：,窄咸朗劫哩裕桥取长彻晓貌揍密搔街啮谋乃省瘪赌卵治懈苞翟样韶裸肘置第三章边界层理论第三章边界层理论,圆管入口段边界层能量方程,圆管入口段传热边界层的发展,瘟倪沂密京棍勋屯巍心材傈匙砒做崩与全敖饶蚊铅荐囱隐助幼寄杂羌诱势第三章边界层理论第三章边界层理论,稳态、低速流动、沿周边不对称换热边界层能量方程,常物性、稳态、低速流动轴对称边界层能量方程,掺挨泌滤渴肉厦拾拢猖癌陆酶诽炭贸滩吧缨狈南扑众钦尤序眠葵龄聘馈挺第三章边界层理论第三章边界层理论,圆管入口段传质边界层的发展,圆管入口段边界层质量方程,摄菊倡先研沉搬吓弥厘京养肌从榷曲朴毫掺稻锌乃冀冤谅仑履旁疑憨锥匈第三章边界层理论第三章边界层理论,