注冊結構工程師輔導：邊界層的基本概念

更新時間：2010-07-22 10:16:00 來源：|0

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　　六、邊界層基本概念和繞流阻力

　　(一)邊界層的基本概念

　　在黏性流體繞固體的流動中，當雷諾數相當大時，’緊貼固體表面的流體與壁面之間沒有相對運動。稍微離開壁面的流體層受其影響速度也較小。在壁面的外法線方向上流體的流速由零開始迅速增大，在壁面附近形成了一層流速梯度很大的區域，稱為邊界層。在邊界層中，黏性力是不能忽略的。而在邊界層外則可以看作是理想流體的流動。一般情況下邊界層是很薄的，黏性作用被限制在一薄層中，比較容易得到解決。邊界層以外的廣大區域中的流動又可按理想流體流動來求解。這樣就簡化了復雜的黏性流體流動，推動了流體力學的發展。

　　圖6—4—6表示了二元平板繞流的邊界層。板上游為均勻來流，流速為U與平板平行。可以看到：邊界層厚度δ是沿流發展的，在板端為零，隨后沿流逐漸增加。邊界層與主流實際上并沒有明顯分界，通常規定速度到達0.99U處為邊界層的外緣。在雷諾數較高時，邊界層是很薄的，一般遠小于被繞流物體的特征長度。因此沿壁面法線方向速度梯度很大，必須考慮流體的黏性。但壓強沿壁面法線方向可以認為是不變的。邊界層也有層流和紊流之分。如圖6-4-6所示，在乎板的前段是層流狀態，隨著Rex的增加，層流邊界層將逐漸過渡到紊流狀態。對于光滑平板，臨界雷諾數Re=3×105～3X106。即使在紊流邊界層內，近壁處仍有一粘性底層。

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