能否详细的描述下“流体的边界层效应”是指的什么

2020-11-24 14:58:31 字数 4604 阅读 4465

1楼:厚樸

在流体的边界层被提出之前,流体被认为是可以用无粘的欧拉模型来进行描述。但是由此对导出的结果却和实际工程有很大的区别。最有名的就是达朗贝尔佯谬。

也就是流体绕过圆柱的话没有任何阻力。普朗特提出边界层理论是流体力学划时代里程碑。他根据实验观察,指出在流体与固体接触的薄层里,存在一个速度剪切层,称作边界层。

粘性作用只存在于这个薄层中,而薄层之外的主流区可以不考虑粘性作用。正是有这样一个边界层存在着剪切应力和耗散,物体在流体中才会存在摩擦阻力。

伴随着边界层还有很多复杂的流动现象。主要包括边界层的分离和边界层的转捩。边界层的分离就是说边界层在逆压梯度和粘性的双重作用下,表面的流体为团的速度被阻滞到0,。

边界层将会离开固体表面,形成自由剪切层进入主流区。边界层的分离对于整个流场的分布会发生极大的改变。这在涡轮机里影响流场复杂性的一个主要原因。

另一个现象是边界层的转捩问题。也就是从层流到湍流边界层的过渡。层流边界层和湍流边界层的形态、性质完全不同。

分离后对于流体掺混的作用也不同。特别是在涡轮机中,由于剪切大,大逆压梯度,边界层转捩是经常发生的。

边界层的概念是什么?边界层理论对流体力学的发展有什么重要意义

2楼:蓝牌

概念:边界层是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层,又称流动边界层、附面层。它的厚度是:

从物面 (当地速度为零)开始,沿法线方向至速度与当地自由流速度u 相等(严格地说是等于0.990或0.995u)的位置之间的距离。

重要意义:

控制边界层的不利影响。例如,在应用上(例如对航空飞行器来说),层流边界层的过渡和分离,使机翼阻力(增加)或举力减少(甚至失速),因此人们很早就设法使机翼表面光滑,并设计“层流翼剖面”,以维持层流边界层。但这种控制是有限的,所以人们后来采用了许多人工控制边界层的方法,以达到影响边界层结构,从而避免边界层内气流分离,和减少阻力增加举力的目的。

实验和理论得出如下的使流体局部加速的几种有效方法:①使部分物面移动,②通过物面上的喷孔(狭缝)吹出流体,以增加表面滞流的能量(图9);③通过物面上的狭缝,吸走滞流,使边界层变薄,以抑制分离;④用不同气体喷射,加速滞流;⑤变更机翼形状

流体计算时,在什么情况下必须考虑边界层,或者是不管什么时候都要考虑边界层?

3楼:匿名用户

1、雷诺数;2、普朗特量,考虑这两个就行了。

粘性流体的边界层是什么?特点怎样?

4楼:匿名用户

边界层:在大雷诺数下紧靠物体表面流速从零急剧增加到与来流速度相同数量级的薄层。

特点:1与物体的特征长度相比,边界层的厚度很小;

2边界层沿流体流动方向逐渐增厚,其外边界不与流线重合;

3沿壁面法线方向边界层被的速度梯度很大;

4在边界内层黏滞力与惯性力属同一数量级;

5沿壁面法线方向边界层内各点的压强相等,都等于主流在边界层外边界对应点上 的压强;

6边界层内流体的流动也有层流和湍流两种流动状态。

管内受迫对流换热时,为什么短管修正系数大于一,求详细解答 10

5楼:匿名用户

因为你描述的这种工况流体的流动边界层比较薄,换热比较好呗

受迫对流可以想象吧?短管的话是入口效应,这些都是使流动边界层变薄的因素,因而换热更好,经验公式的修正系数就大于一了

什么是边界层和混合层

6楼:冰雪含樱

边界层,又称附面层是一个流体力学名词,表示流体中紧接着管壁或其他固定表面的部份。边界层是由黏滞力产生的效应,和雷诺数re有关。一般提到的边界层是指速度的边界层。

在边界层外,流体的速度接近定值,不随位置而变化。在边界层内,在固定表面上流速为0,距固定表面越远,速度会趋近一定值。

混合层,污染气象学把湍流特征不连续界面以下的大气称为混合层,从地面算起至第一层稳定层底的高度就是混合层高度。

流体边界层是真的吗?

7楼:无翼天使

先强调重点:真实存在的

8楼:盖益又柔

什么叫存在啊? 其实概念都是人定的,我圈一块地,命个名“a”,你问我“a”到底存在不存在,我的回答当然是存在了,他不存在我能给他命名吗?

所以然后,就发现问题了,因为几何中点、线的概念也被命名了,但他们只存在于人脑中,在现实世界中是没有实体的。可以说他们不存在。

从而再仔细想想,几何中的点、线概念,在现实世界中总能得到应用。点、线的概念其实就是我们对世界的一种描述,一种抽象,它们本质是**于客观世界的,是把客观事物的不能表达几何性质的属性都删除了的一种抽象概念。

我觉得边界层也是这样的概念吧,边界层的诞生并不是源于对客观世界作质朴描述的需求(比如“我的自行车”,只是要描述已经存在着的那辆自行车),而是为了简化流体力学的计算,它本身就是在研究数学模型时,引入的数学假设,它从客观世界抽象而来,但它并不实实在在的存在于客观世界。

关于边界层函数的解释流体计算 200

9楼:匿名用户

边界层函数随实际就是描述边界层里面速度随法向高度分布的一种函数关系

边界层实际就是粘性影响的那么一层流体,在和壁面接触时流动是静止的,逐渐变化过度到和外流一致,用一个函数描述它的变化规律,并不简单,首先分两大类。他分层流和湍流两种情况,层流沿着法向速度变化较慢,湍流变化快。

以层流为例,他的速度变化和相对高度及边界层外的压力的变化有关。所以这个函数是个多元函数。

但是工程师们总希望搞一个简单的式子,于是和数学家一起来探索它的规律,一般情况下,都想方设法把相对高度变成一个无量纲量,这个无量纲量应当与高度、粘性、边界层外的压力梯度有关系,这样就不用单独把粘性、压力梯度再做一个式子来表达了。

对于一些常用的情况,居然这些想法都能成立,可以表达成某个无量纲量的单值函数

至于这个量成什么样的函数呢?最简单可以假设是幂级数,然后根据边界条件和边界层方程确定他们的关系,这样得出简单函数的办法是被布尔豪森想到的,这个方法也叫布尔豪森法。

对于特殊情况,如同平板外扰流这种特殊的简单情况,没有压力梯度,有个叫布拉修斯的人把计算用的偏微分方程竟然能简化成简单的一个变量的常微分方程,这个常微分方程还算好解,得出的速度分布只要拉扯一下就可以用到下游其他的流动位置上,这也是一个经常用到的表示边界层速度分布的函数,叫做布拉修斯解,用它可以表示粘性流动很多基本性质

10楼:匿名用户

边界层形成的本质原因:水平大气运动由于受到粗糙表面的摩擦作用造成的逐层速度递减

考点:1、边界层厚度以层流速度为主流速度的99%等速度点为连线

2、边界层内的速度递减率在物体表面最大,边界层的顶部最小(因为只要有速度递减率存在,边界层就会继续向上发展,若要达到边界层顶,速度递减率必须减为0)

(以下模型均以大气主流匀速流动为前提,论述为自己描述,如有病句不通顺的地方欢迎指出)

模型一:平板上的边界层

在平板的前端,在距离板一定距离范围内不受平板影响,仍为主流速度,在紧邻板面的很薄的流体层中,由于摩擦作用贴近板面的空气层减速,而层流间的内摩擦作用将减速的效果继续向上传递,随水平距离的推移,边界层逐渐发展起来,直至速度递减率逐渐趋于0。发展良好的边界层后部形成与板平行的边界线。

答题要点:附着、摩擦、速度递减、梯度

模型二:收缩管中的边界层

在收缩管的前端ac段如同上述的的平板模型,在一定的水平位移上边界层逐渐发展起来。而从cd段开始,由于单位时间内的流量(不记得流量的定义里面有没有单位时间了…)一定,横截面积减小,故主流的速度增大,亦即边界层顶的速度增大,速度梯度增大,边界层逐渐变薄,到ef段后继续按平板上的边界层发展,边界层逐渐增厚,最后发展到管中心。

答题要点:流量一定、面积减小、速度增大

模型三:流线型机翼的边界层

流线型的边界层的发展与平板边界层相似,不过边界层顶是沿流线的形状逐渐向法线方向发展。在机翼的后部,由于机翼的消失,亦即外磨擦的消失,逐渐形成尾迹区。在开始时,尾迹区中速度梯度较大,由于内磨擦的影响,在一段距离以后尾迹逐渐扩散,速度梯度减小,直至消失在主流区中。

答题要点:外磨擦消失形成尾迹区、内磨擦影响尾迹区消失

模型四:渐扩管中的边界层

在前半段,流体按照平板边界层逐渐发展起来,在渐扩部分,由于流体流量一定,横截面积增大,主流速度逐渐减小,亦即边界层顶部速度逐渐减小。主流对边界层的能量**减少,而边界层摩擦损失能量也造成边界层的动能损失,直至一定距离以后,边界层底的速度递减为0(动能为零),若继续向前运动,边界层底将出现倒流(流速为负值),在主流与壁管之间出现不规则运动,边界层被破坏。

答题要点:流量一定,s增大,v减小,底层速度减为0,底层出现倒流。

模型五:绕圆柱体的边界层

流体流经圆柱体时,流体如同流经收缩管(横截面积被圆柱挡住,实际流动面积减小),流速增大,边界层稳定发展起来。流体越过后如同流经渐扩管,流速减小,并有可能在圆柱后半段出现倒流的现象。当流体脱离圆柱后由于外磨擦的消失形成尾迹区,由内磨擦的影响,边界层内的速度梯度逐渐减小,尾迹区消失,流体恢复主流状态。

答题要点:将前面几个模型结合起来。。。

11楼:厚樸

你是指流体边界层的层流解吗?还是湍流解?

目前层流解的经典解只有平板边界层的布拉修斯解blasius solution和少数几种特殊情况。

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