我们讨论的是
流线和等势线
,
维的同质性
,
白金汉π定理
,
模型和原型的区别
,
相似的基本原则,即相似的类型
和
作用在运动流体上的各种力
流体力学的主题,在我们最近的帖子。
现在我们将在这篇文章的帮助下开始一个新的主题,即边界层理论,在流体力学的主题。
边界层理论
当流体在固体或固体壁面上流动时,流体颗粒会附着在边界上,并存在无滑移的条件。
我们还可以得出这样的结论:流体颗粒在接近边界时的速度与边界的速度相等。
如果我们假设边界是静止的或边界速度为零,那么粘附在边界或非常接近边界的流体粒子的速度也将为零。
如果我们离开边界,流体粒子的速度也会增加。流体颗粒的速度将从静止边界表面的零变为流体在垂直于边界方向上的自由流动速度(U)。
因此,由于流体颗粒速度的变化,会出现速度梯度(du/dy)。
流体粒子的速度变化,从零表面的固定边界的自由流速度(U)液体,将在一个狭窄的区域附近的固体边界和狭窄区域的流体称为边界层。
处理边界层流动问题的科学和理论称为边界层理论。
根据边界层理论,固体边界周围的流体可以分为两个区域,如下图所示。
第一个区域
一个非常薄的流体层,称为边界层,在固体边界的直接区域,流体粒子的速度将发生变化,从静止边界表面的零到流体的自由流速度(U)。
由于流体颗粒在该区域的速度变化,会出现速度梯度(du/dy),因此流体在运动方向上对壁面提供一个剪切应力。
流体对壁面施加的剪应力将借助于下列方程来确定。
μ x (du/dy)
第二个区域
第二个区域是边界层外的区域。流体颗粒的速度在边界层外是恒定的,与流体的自由流动速度相似。
在这个区域内,由于流体颗粒在边界层外的速度是恒定的,所以没有速度梯度,因此流体在边界层外的壁面上不会产生剪切应力。
进一步,我们将继续找出边界层理论方面的一些基本概念和定义在流体力学的主题下,我们的下一个帖子的帮助。
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参考:
流体力学,R. K. Bansal著
图片由:谷歌
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