注冊結(jié)構(gòu)工程師輔導(dǎo)：邊界層的基本概念

　　六、邊界層基本概念和繞流阻力

　　(一)邊界層的基本概念

　　在黏性流體繞固體的流動(dòng)中，當(dāng)雷諾數(shù)相當(dāng)大時(shí)，’緊貼固體表面的流體與壁面之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。稍微離開壁面的流體層受其影響速度也較小。在壁面的外法線方向上流體的流速由零開始迅速增大，在壁面附近形成了一層流速梯度很大的區(qū)域，稱為邊界層。在邊界層中，黏性力是不能忽略的。而在邊界層外則可以看作是理想流體的流動(dòng)。一般情況下邊界層是很薄的，黏性作用被限制在一薄層中，比較容易得到解決。邊界層以外的廣大區(qū)域中的流動(dòng)又可按理想流體流動(dòng)來求解。這樣就簡化了復(fù)雜的黏性流體流動(dòng)，推動(dòng)了流體力學(xué)的發(fā)展。

　　圖6—4—6表示了二元平板繞流的邊界層。板上游為均勻來流，流速為U與平板平行。可以看到：邊界層厚度δ是沿流發(fā)展的，在板端為零，隨后沿流逐漸增加。邊界層與主流實(shí)際上并沒有明顯分界，通常規(guī)定速度到達(dá)0.99U處為邊界層的外緣。在雷諾數(shù)較高時(shí)，邊界層是很薄的，一般遠(yuǎn)小于被繞流物體的特征長度。因此沿壁面法線方向速度梯度很大，必須考慮流體的黏性。但壓強(qiáng)沿壁面法線方向可以認(rèn)為是不變的。邊界層也有層流和紊流之分。如圖6-4-6所示，在乎板的前段是層流狀態(tài)，隨著Rex的增加，層流邊界層將逐漸過渡到紊流狀態(tài)。對(duì)于光滑平板，臨界雷諾數(shù)Re=3×105～3X106。即使在紊流邊界層內(nèi)，近壁處仍有一粘性底層。

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