【摘要】:1.边界层概念及特征对于黏性较小的流体绕流物体时,黏性的影响仅限于贴近物面的薄层内,在这薄层之外,黏性的影响可以忽略。而在这个薄层内,形成一个从固体壁面速度为零到外流速度的速度梯度区,普朗特把这一薄层称为边界层。2.附面层微分方程普朗特根据在大雷诺数下边界层非常薄的前提,对黏性流体运动方程做了简化,得到了被人们称为普朗特边界层微分方程。
1.边界层概念及特征
对于黏性较小的流体绕流物体时,黏性的影响仅限于贴近物面的薄层内,在这薄层之外,黏性的影响可以忽略。而在这个薄层内,形成一个从固体壁面速度为零到外流速度的速度梯度区,普朗特把这一薄层称为边界层。
边界层厚度δ的定义:如果以V0表示外部无黏流速度,则通常把各个截面上速度达到Vx=0.99V0或Vx=0.995V0值的所有点的连线定义为边界层外边界,而从外边界到物面的垂直距离定义为边界层厚度。
2.附面层微分方程
普朗特根据在大雷诺数下边界层非常薄的前提,对黏性流体运动方程做了简化,得到了被人们称为普朗特边界层微分方程。根据附面层概念对黏性流动的基本方程的每一项进行数量级的估计,忽略掉数量级较小的量,这样在保证一定精度的情况下使方程得到简化,得出适用于附面层的基本方程。
(1)层流附面层方程:
上式是平壁面二维附面层方程,适用于平板及楔形物体,其求解的边界条件如下:(www.xing528.com)
●在物面上y=0处,满足无滑移条件,Vx=0,Vy=0。
●在附面层外边界y=δ处,Vx=Vo(X)。Vo(X)是附面层外部边界上无黏流的速度,它
由无黏流场求解中获得,在计算附面层流动时,为己知参数。
(2)紊流附面层方程:
对于附面层方程,在Re数很高时才有足够的精度,在Re数不比1大许多的情况下,附面层方程是不适用的。
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