《边界层流动》PPT课件.ppt

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1、第17章 边界层流动,预览,粘性影响存在于流场中的每个点从实用的观点，除浸入流体中物体附近的薄区域内，或者两个不同速度的流层间，粘性影响没有效果边界层：浸入流体中物体附近的薄区域，该区域粘性效果明显剪切层：两个不同速度的流层间的边界区域边界层内发生的物理过程是表面磨擦、气动加热、流动分离等物理机理计算表面磨擦、气动加热仅需在边界层内进行,简介,边界层理论，1904年，德国海德堡，第三届数学大会路德维希.普朗特提出，是流体力学的巨大进步粘流分析的革命，解决了计算阻力和分离N-S方程简化为边界层方程边界层的定义 连接到表面的流动区域，流动因固壁和流体间的摩擦受阻。边界层很薄，但对阻力和热传导的影响

2、很大,超音速体流动的边界层阴影图,本章路线图,边界层特性 举例：平板边界层流动,流向速度随y增加，直到u=uey=,u=0.99ue,ue是自由来流解或无粘解 称为速度边界层厚度速度型，u=u(y),y=(0,)，随x变化,流向温度度随y增加，直到T=Tey=,T=0.99Te,Te是自由来流解或无粘解 T称为热边界层厚度温度型，T=T(y),y=(0,T)，随x变化,T,取决于Pr,Pr=1,T=;Pr1,T;通常Pr=0.71,T=(x),T=T(x)剪应力热传导,边界层位（迁）移厚度,定义物理意义（1）是正比于由于边界层存在引起的损失的质量流量的指标,物理意义（1）,物理意义（1）,表达

3、损失的质量流量=则有,物理意义（2）由于边界层的存在，外部无粘流被外移的距离,1站位质量流2站位质量流外部和物体表面均为流线，两者相等（回想流管的概念）,有效体的概念及应用,求解*，需要u,进一步需要ue,e，Te求ue,e，Te，需*（有效体）需迭代求解,边界层动量厚度,定义,物理意义,质量流=动量A=与ue联系的动量B动量亏损B-A=总的动量亏损=定义总的动量亏损=,得到动量厚度是正比于边界层存在产生动量亏损的指标是一个在自由条件携带亏损动量的假想流管的高度动量厚度与阻力系数,边界层方程 N-S方程，x轴向x向边界层动量方程(忽略x向正应力),对于二维稳定流，无量纲N-S方程，x轴向边界层

4、很薄连续方程无量钢化,平板边界层,写出量级关系得到N-S方程中的量级又雷诺数很大,则可忽略则恢复量纲形式 x-向边界层栋梁方程,N-S方程，y轴向y向边界层动量方程(忽略y向正应力),对于二维稳定流，N-S方程，y轴向无量纲化量级式得到表明压力在边界层内沿表面法向是常数,边界层能量方程（直接给出）,边界层能量方程总结边界层方程（二维，4个）,小结,边界层方程仍为非线性方程，但简化很多，易于求解P=pe(x)为已知量，未知量为u,v,h,T,为封闭方程附加边界条件,边界层方程的解法,经典解和数值解（CFD）层流解和湍流解-流态对解的影响边界层方程的解为速度型和温度型最终转换为剪应力、热传导率（实际关心的量）,边界层总结边界层的迁移厚度和动量损失厚度,下面给出边界层方程推导该方程包含的假设有：c，Re很大，M不是特别大,