1、工程流体力学(第六章 物体绕流边界层与阻力 )动力与能源工程学院工程流体力学Engineering Fluid Mechanics第六章 物体绕流边界层与 阻力6.1 边界层 概念一、边界层 现象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，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（或附面层），边界层外流区，粘性作用可以忽略，当作理想流体来处理。第六章 物体绕流边界层与阻力2工程流体力学Engineering Fluid Mechanics二、层流边界层与湍流边界层绕流边界层在平板的前缘开始形成，
2、随着流动向下游发展，受摩擦应力的影响，越来越多的流体质点受到阻滞，边界层的厚度也随之增加。6.1 边界层概念3工程流体力学Engineering Fluid Mechanics在平板的前部 ， 边界层呈层流状态，随着流程的增加，边界层的厚度也在增加，层流变为不稳定状态，流体的质点运动变得不规则，最终发展为湍流，这一变化发生在一段很短的长度范围，称之为过渡段（转捩区），转捩区的开始点称为转捩点。转捩区下游边界层内的流动为湍流状态。6.1 边界层概念4工程流体力学Engineering Fluid Mechanics三、影响边界流动状态的因素边界流动状态只与 雷诺数有关。实验 表明边界层内层流态向
3、湍流态转捩的位置雷诺数 为6.1 边界层概念5工程流体力学Engineering Fluid Mechanics四、边界层的名义厚度通常取壁面到沿壁面外法线上速度达到外流速度的99处的距离作为边界层的厚度，以 表示，这一厚度也称边界层的名义厚度。普朗特理论：边界层内惯性力与粘性力量级相等。实验表明，对于平板层流边界层对于平板湍流边界层6.1 边界层概念HEUJ&F 6工程流体力学Engineering Fluid Mechanics6.2 边界层的特征 厚度一、边界层的排挤厚度 1将由不滑移条件造成的质量流量亏损折算成无粘性流体的质量流量相应的厚度 1 。又称为位移厚度或质量流量亏损厚度。第六
4、章 物体绕流边界层与阻力7工程流体力学Engineering Fluid Mechanics二、边界层的动量损失厚度 2将由于不滑移条件造成的动量流量亏损折算成无粘性流体的动量流量相应的厚度 2 。6.2 边界层的特征 厚度8工程流体力学Engineering Fluid Mechanics三、边界层的动能损失厚度 3将由于不滑移条件造成的动能流量亏损折算成无粘性流体的动能流量相应的厚度 3 。6.2 边界层的特征厚度9工程流体力学Engineering Fluid Mechanics6.3 边界层动量方程第六章 物体绕流边界层与阻力10对平板边界层前部取控制体 OABC,AB为一条流线，压力梯度为零，壁面上粘性切应力合力为 FD ， 对不可压流体对 FD求导可得由动量方程由连续方程
