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第17章 边境层流动预览•粘性影响存在于流场中的每个点•从适用的观念，除浸入流体中物体附近的薄区域内，或者两个不同速度的流层间，粘性影响没有效果•边境层：浸入流体中物体附近的薄区域，该区域粘性效果明显•剪切层：两个不同速度的流层间的边境区域•边境层内发生的物理过程是外表磨擦、气动加热、流动分别等物理机理•计算外表磨擦、气动加热仅需在边境层内进展简介•边境层实际，1904年，德国海德堡，第三届数学大会路德维希.普朗特提出，是流膂力学的宏大提高•粘流分析的革命，处理了计算阻力和分别•N-S方程简化为边境层方程•边境层的定义• 衔接到外表的流动区域，流动因固壁和流体间的摩擦受阻• 边境层很薄，但对阻力和热传导的影响很大超音速体流动的边境层阴影图本章道路图边境层特性 举例：平板边境层流动•流向速度随y添加，直到u=ue•y=δ,u=0.99ue, ue是自在来流解或无粘解• δ称为速度边境层厚度•速度型，u=u(y), y=(0, δ) ，随x变化,•流向温度度随y添加，直到T=Te•y=δ,T=0.99Te, Te是自在来流解或无粘解• δT称为热边境层厚度•温度型，T=T(y), y=(0, δT) ，随x变化•δT ≠δ,取决于Pr,• Pr=1, δT =δ; Pr>1, δT <δ• Pr<1, δT >δ;通常Pr=0.71, δT >δ•δ =δ(x),δT =δT(x) •剪应力•热传导边境层位〔迁〕移厚度•定义•物理意义〔1〕• 是正比于由于边境层存在引起的损失的质量流量的目的物理意义〔1〕物理意义〔1〕•表达损失的质量流量=•那么有物理意义〔2〕由于边境层的存在，外部无粘流被外移的间隔•1站位质量流•2站位质量流•外部和物体外表均为流线，两者相等• 〔回想流管的概念〕有效体的概念及运用•求解δ*，需求u,ρ,进一步需求ue,ρe，Te•求ue,ρe，Te，需δ*〔有效体〕•需迭代求解边境层动量厚度•定义物理意义•质量流=•动量A=•与ue联络的动量B•动量亏损B-A=•总的动量亏损=•定义总的动量亏损=•得到•动量厚度是正比于边境层存在产生动量亏损的目的•是一个在自在条件携带亏损动量的假想流管的高度•动量厚度与阻力系数边境层方程 N-S方程，x轴向x向边境层动量方程(忽略x向正应力)•对于二维稳定流，无量纲N-S方程，x轴向•边境层很薄•延续方程•无量钢化平板边境层•写出量级关系•得到•N-S方程中的量级•又雷诺数很大•那么•可忽略•那么•恢复量纲方式• x-向边境层栋梁方程N-S方程，y轴向y向边境层动量方程(忽略y向正应力)•对于二维稳定流，• N-S方程，y轴向•无量纲化•量级式•得到•阐明压力在边境层内沿外表法向是常数边境层能量方程〔直接给出〕•边境层能量方程•总结•边境层方程• 〔二维，4个〕小结•边境层方程仍为非线性方程，但简化很多，易于求解•P=pe(x)为知量，未知量为u,v,h,T,ρ•为封锁方程•附加•边境条件边境层方程的解法•经典解和数值解〔CFD〕•层流解和湍流解-流态对解的影响•边境层方程的解为速度型和温度型•最终转换为剪应力、热传导率〔实践关怀的量〕边境层总结边境层的迁移厚度和动量损失厚度下面给出边境层方程推导该方程包含的假设有： δ<