第七章 粘性流体动力学基础 Introduction to Viscous Fluid Dynamics
第七章 粘性流体动力学基础 Introduction to Viscous Fluid Dynamics
•本章主要内容 7-1边界层的概念 7-2边界层动量方程 7-3平板边界层计算 7-4边界层分离现象与卡门涡街 7-5绕流阻力及升力
• 本章主要内容 7-1 边界层的概念 7-2 边界层动量方程 7-3 平板边界层计算 7-4 边界层分离现象与卡门涡街 7-5 绕流阻力及升力
7-1边界层的概念 在实际流体绕流固体时，固体边界上的流速为0，在固体 边界的外法线方向上的流体速度从迅速增大，在边界附 近的流区存在相当大的速度梯度，在这个流区内粘性作用 不能忽略，边界附近的流区称为边界层（或边界层），边 界层外流区，粘性作用可以忽略，当作理想流体来处理。 0.99V 层流边界层 过渡区域 素流边界层
◼ 在实际流体绕流固体时，固体边界上的流速为0，在固体 边界的外法线方向上的流体速度从0迅速增大，在边界附 近的流区存在相当大的速度梯度，在这个流区内粘性作用 不能忽略，边界附近的流区称为边界层（或边界层），边 界层外流区，粘性作用可以忽略，当作理想流体来处理。 7-1 边界层的概念
对于平板，平板前方均匀来流的速度ν。，从平板前缘开始 形成边界层，其厚度沿流增加。在边界层外缘附近流速渐 近于当地外流速度。认为边界层厚度是沿表面法线方向从 到的一段距离。 管道进口段边界层的发展情况见图 面层 附面层 边界层定义：绕流物体表面上一层厚度很小且其中的流动 具有很大法向速度梯度的流动区域。 注意： 对于平板绕流，边界层外缘，对于弯曲固壁，边界层外缘。 2 边界层的外边界线与流线不重合，外流区域中的流体质点可以连续地穿过边界层的外缘 进入边界层内
◼ 对于平板，平板前方均匀来流的速度v∞，从平板前缘开始 形成边界层，其厚度沿流增加。在边界层外缘附近流速渐 近于当地外流速度。认为边界层厚度是沿表面法线方向从 到的一段距离。 ◼ 管道进口段边界层的发展情况见图 ◼ 边界层定义：绕流物体表面上一层厚度很小且其中的流动 具有很大法向速度梯度的流动区域。 注意： 1. 对于平板绕流，边界层外缘，对于弯曲固壁，边界层外缘。 2. 边界层的外边界线与流线不重合，外流区域中的流体质点可以连续地穿过边界层的外缘 进入边界层内
7-2边界层动量方程 流体绕流中作用在物体上的力可以分为垂直于来流方向 的升力和平行于来流方向的阻力，绕流阻力可以分成摩 擦阻力与形状阻力，都与边界层有关。绕流阻力作用表 现在于边界层内流速的降低，引起动量的变化。通过建 立边界层的动量方程来研究摩擦阻力。 沿物体的曲面取x轴，沿物体表面法线取y轴，在物体表 面取边界层微元段ABCD,把它放大，x轴便成为直线， 线段BD长为dx,AC为边界层外边界，AB、CD垂直于物 体表面
7-2 边界层动量方程 ◼ 流体绕流中作用在物体上的力可以分为垂直于来流方向 的升力和平行于来流方向的阻力，绕流阻力可以分成摩 擦阻力与形状阻力，都与边界层有关。绕流阻力作用表 现在于边界层内流速的降低，引起动量的变化。通过建 立边界层的动量方程来研究摩擦阻力。 ◼ 沿物体的曲面取x轴，沿物体表面法线取y轴，在物体表 面取边界层微元段ABCD，把它放大，x轴便成为直线， 线段BD长为dx，AC为边界层外边界，AB、CD垂直于物 体表面