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什么是层流边界层?

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 作用在运动流体上的各种力 边界层理论 流体力学的主题,在我们最近的帖子。

现在我们将开始一个新的主题,即层流边界层,在这篇文章的帮助下,在流体力学的主题。

层流边界层

在这里,我们将试图理解层流边界层和湍流边界层的基本原理和意义。首先,我们会看到层流边界层。

让我们考虑流体在光滑的又薄又平的平板上的流动。让我们假设这个薄而平的板位于平行于流体流动的方向,如下图所示。

假设流体在固定板的一侧以自由流速度U流动,压力梯度为零。
我们已经讨论过了 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。

因为我们假设板是静止的,因此流体流过板表面的速度为零。

如果我们离开平板,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平板方向上的自由流动速度(U)。

因此,由于流体颗粒速度的变化,在流体表面附近会出现速度梯度。

这个速度梯度将产生剪切阻力,而剪切阻力将阻碍流体流动。因此,自由流速度(U)的流体在板的固体表面周围区域被阻滞,边界层区域将在尖前缘开始。

一旦我们离开锋利的前缘,流体的延迟将会增加,因此边界层区域会随着流体延迟的增加而增加。附面层区域的增加,随着流体滞后的增加,也称为附面层的增长。

在靠近板表面前缘的地方,厚度较小,边界层内的流动是层流,这一层流体称为层流边界层。

让我们看看上面的图。AE表示层流边界层。

层流区

从板的前缘到存在层流边界层为止的长度称为层流区。AB表示上图中的层流区。

板从前缘到层流附面层即层流区的长度将借助于下面的公式来确定。
在那里,
x =从前缘到层流边界层的距离
U =流体的自由流动速度
v =流体的运动粘度

进一步,我们将继续开始一个新的主题,即。湍流边界层在我们的下一个帖子的帮助下,流体力学的主题。

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参考:

流体力学,R. K. Bansal著
图片由:谷歌

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