边界层 --《水力学》第四章.doc

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1 平板边界层 平板上满足无滑移条件,u=0; 沿平板法线方向,流速很快增大到来流速度U0; 平板以上存在两个性质不同的流动区域:必须考虑粘性的边界层;粘性可以忽略,相当于理想液体的边界层外的流动; 边界层在平板前缘处厚度为零,随流动距离增加而增加; 随着流速梯度由大边小,边界层内也存在层流和紊流两种流态,在紊流区同样存在层流底层(粘性底层); 管道进口段的边界层2 曲面边界层及其分离现象 圆柱面上DE段:加速减压,压能向动能转化并克服摩阻力做功;E点之后:减速加压,动能转化为压能并继续克服摩阻力做功;S点:由于摩阻耗能和逆压的双重作用,此处流速为零。由于连续性,质点立即被外侧流动所带走,边界层在此分离;SF段:形成回流并发展成旋涡,消耗大量能量;F点:压强小于D点压强。 压差阻力:摩阻耗能和旋涡耗能使得尾流区(边界层下游形成的旋涡区)物体表面的压强低于来流压强,形成压差阻力,因与物体形状有很大关系,也称形状阻力。分离点越靠近下游,或尾流区越小,压差阻力就越小。 卡门涡街:尾流的形态变化主要取决于来流的雷诺数,见下图:雷诺数达到一定数值时,旋涡从物体下游两侧交替脱落,排成两列带往下游,称之卡门涡街。卡门涡街使物体受到交替变向的横向力。当雷诺数继续增大,规则的卡门涡街消失代之以随机的紊流运动。

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