[2018年最新整理]---边界层分离.ppt

边界层理论 一、边界层 在雷诺数很大的实际流体中，当流体以较高的速度绕过物体时，沿物体表面的法线方向，得到如下图所示的速度分布曲线。由于流体与固体之间的附着力作用，紧贴避免的流体必然粘附于壁面上，流速为零没有相对运动。但随着离壁面距离的增大，壁面对流体的影响减弱，流速迅速增大，至一定距离处就近于不受固体扰动的速度。这样，在边界附近的流区，有相当大的流速梯度，尽管这个流区很薄，但在这里粘性的作用不能够忽略，称这个流区为边界层。 实际工程中最常见的是空气和水的绕流问题。那么当粘性较小、雷诺数很大的水或空气绕固体均匀流动时，会是怎么样的？能否忽略其粘性，像理想流体图（a）所示那样吗？ 实验表明：雷诺数很大的实际流体绕过固体均匀流动时，在固体后面将产生漩涡，如图（b）。 分离实例 二、曲面边界层的分离现象 在实际工程中，物体的边界往往是曲面（流线型或非流线型物体）。当流体绕流非流线型物体时，一般会出现下列现象：物面上的边界层在某个位置开始脱离物面， 并在物面附近出现与主流方向相反的回流，流体力学中称这种现象为边界层分离现象，如图5-4所示。流线型物体在非正常情况下也能发生边界层分离，如图5-4(a)所示。 一、边界层的分离 1、从D到E流动加速，为顺压梯度区； 流体压能向动能转变，不发生边界层分离 2、从E到F流动减速, 为逆压梯度区； E到F段动能只存在损耗，速度减小很快 3、在S点处出现粘滞 ，由于压力的升高产生 回流导致边界层分离，并形成尾涡。 结论： 粘性流体在压力降低区内流动（加速流动），决不会出现边界层的分离，只有在压力升高区内流动（减速流动），才有可能出现分离，形成漩涡。尤其是在主流减速足够大的情况下，边界层的分离就一定会发生。 边界层分离示意图 边界层分离：边界层脱离壁面 2.分离的原因 — 粘性 1.分离现象 在顺压梯度区（BC)：流体加速 在逆压梯度区（CE)：CS段减速 S点停止 SE倒流。 3.分离的条件 — 逆压梯度 4.分离的实际发生 — 微团滞止和倒流