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流動阻力及能量損失

邊界層contents目錄邊界層的概念01邊界層的基本特征02邊界層的分離03普朗特照片1、邊界層的概念

對于水和空氣等黏度很小的流體,在大雷諾數(shù)下繞物體流動時,黏性對流動的影響僅限于緊貼物體壁面的薄層中,而在這一薄層外黏性影響很小,完全可以忽略不計,這一薄層稱為邊界層。舉例1空氣流過機翼上的邊界層舉例2平板上的混合邊界層（高清圖）(1)與繞流物體的長度相比,邊界層很薄。故可近似認(rèn)為邊界層中各截面上的壓強等于同一截面上邊界層外邊界上的壓強值。(2)邊界層內(nèi)沿物體表面的法線方向,存在很大的速度梯度。因此,在邊界層內(nèi),粘性力與慣性力是同一數(shù)量級。(3)邊界層厚度沿流體流動方向是增加的。(4)邊界層內(nèi)也有層流和素流兩種流動狀態(tài)。邊界層分離高清圖

1、邊界層分離的概念：當(dāng)繞流物體為鈍頭體(如圓柱體、球體等)時,邊界層都可能在物體下游急劇變厚,使邊界層脫離物體表面,形成旋渦,產(chǎn)生很大的能量損失。邊界層分離高清圖

2、邊界層分離的原因：（1）當(dāng)黏性流體繞圓柱體流動時,在圓柱體前駐點A處,流速為零,邊界層厚度為零。隨著流體沿圓柱體表面上下兩側(cè)繞流,邊界層厚度逐漸增大。（2）根據(jù)連續(xù)性方程和理想流體的伯努利方程,在圓柱體前半部,由于流體流動的有效截面減小,流速逐漸增加,壓強逐漸減小,有一部分壓強勢能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?從而抵消一部分因流體質(zhì)點受到摩擦阻力逐漸減速不斷消耗的動能,以維持流體在邊界層內(nèi)繼續(xù)向前流動。（3）當(dāng)流體流到圓柱體的后半部時,有效截面逐漸增大,流速逐漸減小,壓強逐漸增加,流體的一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴簭妱菽?加之由于摩擦阻力作用使流體的流速逐漸減小,使流體的動能消耗更大。（4）當(dāng)達(dá)到S點時,近壁面處流體質(zhì)點的

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