边界层理论(boundary layer theory) 边界层理论是德国科学家普朗特(Prandtl)于 1904年提出的。是流体力学重要理论之一。 对于雷诺数很高的流动,由于速度梯度集中于壁 面附近,故剪应力也集中于壁面附近。 可将流体分为两个部分:(1)远离壁面的大部分 区域;(2)壁面附近的一层很薄的流体层。 在远离壁面的主流区域,可按理想流体处理; 对于壁面附近的薄层流体,由于流体的黏性作用, 必须考虑黏性力的影响
边界层理论(boundary layer theory) 边界层理论是德国科学家普朗特(Prandtl)于 1904年提出的。是流体力学重要理论之一。 对于雷诺数很高的流动,由于速度梯度集中于壁 面附近,故剪应力也集中于壁面附近。 可将流体分为两个部分: (1)远离壁面的大部分 区域;(2) 壁面附近的一层很薄的流体层。 在远离壁面的主流区域,可按理想流体处理; 对于壁面附近的薄层流体,由于流体的黏性作用, 必须考虑黏性力的影响
边界层(boundary layer.) 流速均匀的流体和固体壁面接触时,与壁面相接触 的流体速度立即降为零,由于流体黏性的作用,近壁 面的流体将相继受阻而降速。随着流体沿壁面向前流 动,流速受影响的区域逐渐扩大。 将流速降为未受边壁影响流速(来流速度)的 99%以内的区域为边界层。即边界影响所及的区域。 在边界层外,速度梯度小到可以忽略,因此无需考虑 黏性的影响。这样,在研究实际流体沿着固体界面流 动的问题时,只需集中注意力于边界层内的流动即可
边界层(boundary layer) 一流速均匀的流体和固体壁面接触时,与壁面相接触 的流体速度立即降为零,由于流体黏性的作用,近壁 面的流体将相继受阻而降速。随着流体沿壁面向前流 动,流速受影响的区域逐渐扩大。 将流速降为未受边壁影响流速(来流速度u0)的 99%以内的区域为边界层。即边界影响所及的区域。 在边界层外,速度梯度小到可以忽略,因此无需考虑 黏性的影响。这样,在研究实际流体沿着固体界面流 动的问题时,只需集中注意力于边界层内的流动即可
边界层的形成和发展 边界层按其中的流型可分 14 为层流边界层和湍流边界 层。 湍流边界层 层流 过渡区 在壁面的前一段,边界层 边界层 内的流型为层流,称为层 x=0 粘滞层流内层 流边界层 随着流动距离的增加,边界层中流体的流动经过一个 过渡区后由层流转变为湍流。此情况下的边界层称为 湍流边界层,其厚度较快地发展。 在湍流边界层中,靠近壁面的一薄层流体,仍然维持 层流流动,称为层流内层。层流内层是传递过程的主 要阻力之所在
边界层的形成和发展 边界层按其中的流型可分 为层流边界层和湍流边界 层。 在壁面的前一段,边界层 内的流型为层流,称为层 流边界层。 随着流动距离的增加,边界层中流体的流动经过一个 过渡区后由层流转变为湍流。此情况下的边界层称为 湍流边界层,其厚度较快地发展。 在湍流边界层中,靠近壁面的一薄层流体,仍然维持 层流流动,称为层流内层。层流内层是传递过程的主 要阻力之所在
平壁上的边界层 平板上的流动跑界层 层流边界层 湍流边界层 X 层流内层
平壁上的边界层
圆管入口处边界层的发展 只有入口段有边界层内外之分,边界层在管壁形成后, 不断扩大,最后可充满全管。此时,管内的全部流体都 处于边界层之中。 入口段中因未形成确定的速度分布,若进行传热、传质 等传递过程,其规律与一般定态管流有所不同
圆管入口处边界层的发展 只有入口段有边界层内外之分,边界层在管壁形成后, 不断扩大,最后可充满全管。此时,管内的全部流体都 处于边界层之中。 入口段中因未形成确定的速度分布,若进行传热、传质 等传递过程,其规律与一般定态管流有所不同