1、5-3 边界层型对流传热问题的数学描写边界层概念： 当 粘性流体流过物体表面时，会形成速度梯度很大的流动边界层；当壁面与流体间有温差时，也会产生温度梯度很大的温度边界层（或称热边界层）一、流动边界层 （ Velocity boundary layer）由于粘性作用，流体流速在靠近壁面处随离壁面的距离的缩短而逐渐降低；在贴壁处被滞止，处于无滑移状态从 y =0、 u = 0 开始， u 随着 y 方向离壁面距离的增加而迅速增大；经过厚度为 的薄层， u 接近主流速度 uy = 薄层 速度边界层 边界层厚度定义： u/u=0.99 处离壁的距离为边界层厚度小： 空气外掠平板 ， u=10m/s：边
2、界层内： 平均速度梯度很大； y=0处的速度梯度最大由牛顿粘性定律： 速度梯度大，粘滞应力大边界层外 ： u 在 y 方向不变化 ， u/y=0粘滞应力为零 主流区边界层区： 流体的粘性作用起主导作用，流体的运动可用粘性流体运动微分方程组描述（ N-S方程）主流区： 速度梯度为 0， =0；可视为无粘性理想流体； 欧拉方程 边界层概念的基本思想流体外掠平板时流动边界层有层流和紊流之分临界距离 ： 由层流边界层开始向湍流边界层过渡的距离， xc平板：湍流边界层：临界雷诺数 ： Rec粘性底层（层流底层） ： 紧靠壁面处，粘滞力会占绝对优势，使粘附于壁的一极薄层仍然会保持层流特征，具有最大的速度梯
3、度(5)边界层内 对平板还有流动边界层的几个重要特性(1) 边界层厚度 与壁的定型尺寸 L相比极小， L(2) 边界层内存在较大的速度梯度(3) 边界层流态分层流与湍流；湍流边界层紧靠壁面处仍有层流特征，粘性底层（层流底层）(4) 流场可以划分为边界层区与主流区边界层区 ：由粘性流体运动微分方程组描述主流区： 由理想流体运动微分方程 欧拉方程描述边界层概念也可以用于分析其他情况下的流动和换热：如： 流体在管内受迫流动、流体外掠圆管流动、流体在竖直壁面上的自然对流二、 热边界层 （ Thermal boundary layer）当壁面与流体间有温差时，会产生温度梯度很大的温度边界层（热边界层）TwTwt 热边界层厚度定义 :在 y方向，当过余温度为来流过余温度 99时所对应的厚度。t把温度场分成两部分：主流区和热边界层区。在主流区，流体的温度变化可看成零，仅考虑热边界层中温度的变化。流动边界层与热边界层的状况决定了热量传递过程和边界层内的温度分布t与 相似，随着 x 增加而增厚 ,它反映了流体热量传递的渗透深度。层流： 温度呈抛物线分布故：湍流换热比层流换热强！湍流边界层贴壁处的温度梯度明显大于层流湍流 ：温度呈幂函数分布
