流体力学物体绕流流动.pptVIP

内泶古工业大学工程流体力学电子课件 10物体绕流流动 10.1边界层理论及基本概念 10.1.1边界层理论 本章讨论大雷诺数情形下的动问题,看重介绍普朗特的边界 层理论。自1904年普朗特创立边界层理论以来,由于它的应用 范围极为广泛,发展非常迅速,早已成为粘性流体力学舶主要发 展方向之一。边界层学说还与传热过程和传质过程有安切关 系 边界层理论的主要任务是研究物体在流体中运动时所 受到的摩擦阻力和物体与浇体间的热女换。 流体绕流流动 例1:空气运动粘度v=14×105m2/s 设汽车h=1.5m,V=80km/h=22m/s Vh22×1.5 =2.4×10° y1.4×10-5 例2:水运动粘度v=1×106m2/s 设船1=10m,V=10km/h=2.8m/s Re=V=28×10=28×107 1×10-6 大Re数流动是常见现象 流体绕流流动 用N-S方程可以得到小雷譜數流动条件下的近似解, 工程上涉及到大雷谱教流动,要寻求新的近似方法。 若采用欧拉方程,同时在固体壁面上采用谞移条件(而不是无滑 移粘附条件),这就是理想流体的模型。在理想流体模型的范圊 内,算出的物体表面的压力分布,在流动不分离或在接近尾緣处 有小分离区的情况下与实测结果比较符合。但无法解决阻力 问题。 在实际漉体绕流圄体肘,圓体边界上的流速为0,在 圓体边界的外法线方向上的流体速度从0迅速增火,在边 界附近的流区存在相当大的速度椰度,在这个漉区内帖 性作用不能忽略,边界附近的流区称为边界层(或附面 层),边界层外漉区,粘性作用可以恣略,当作狸想漉 体来处理。 流体绕流流动 如图,平板前方均勺来流的速度V,从平板前繚开始 形成边界层,其厚度沿流增加。在边界层外缘附近流 速晰近于当地外流速度。认为边界层厚度是沿表面法 线方向从到的一段距离。 边界屡定义:绕漉物体表面上一屡厚度很小且其中的 流动具有很火向速度梯度的流动区域。 层边界层 过渡区域 流体绕流流动 整个流场可以明显地分成性质很不相同的两个区域: (1)紧贴物面非常薄的一层区域称为边界层。在该区域内,速度 分量:物而的壮向杰化非学讯油它比切向的亦化宣一个数 注意 旦因 1.对于平板绕流,边界层外缘,对于弯曲固壁,边界层 2外缘 惯性 力2.边界层的外边界线与流线不重合,外流区域中的流是理 潜体质点可以连续地穿过边界层的外缘进入边界层内区域 流体绕流流动