什麼是邊界層和混合層,什麼是邊界層?

2021-03-03 21:32:43 字數 2816 閱讀 6440

1樓:冰雪含櫻

邊界層,又稱附面層是一個流體力學名詞,表示流體中緊接著管壁或其他固定表面的部份。邊界層是由黏滯力產生的效應,和雷諾數re有關。一般提到的邊界層是指速度的邊界層。

在邊界層外,流體的速度接近定值,不隨位置而變化。在邊界層內,在固定表面上流速為0,距固定表面越遠,速度會趨近一定值。

混合層,汙染氣象學把湍流特徵不連續介面以下的大氣稱為混合層,從地面算起至第一層穩定層底的高度就是混合層高度。

什麼是邊界層?

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邊界層是高雷諾數繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動薄層,又稱流動邊界層、附面層。這個概念由近代流體力學的奠基人,德國人ludwig prandtl於(普朗特)2023年首先提出。從那時起,邊界層研究就成為流體力學中的一個重要課題和領域。

在邊界層內,緊貼物面的流體由於分子引力的作用 ,完全粘附於物面上 ,與物體的相對速度為零。

什麼是邊界層,邊界層分離會造成什麼後果

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邊界層指高雷諾數繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動薄層,又稱流動邊界層、附面層。

在化工過程中,流動邊界層分離的弊端主要是增加了流動阻力損失,而其可能的好處則主要表現在增加了湍流程度。

如果粘性很小的流體(如水,空氣等)在大雷諾數時與物體接觸並有相對運動,則靠近物面的薄流體層因受粘性剪應力而使速度減小;緊貼物面的流體粘附在物面上,與物面的相對速度等於零;由物面向上,各層的緯度逐漸增加,直到與自由流速相等。l-普朗特把從物面向上的這一流體減速薄層叫作邊界層。

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邊界層為一個薄層,它緊靠物面,沿壁面法線方向存在著很大的速度梯度和旋度的流動區域。粘性應力對邊界層的流體來說是阻力,所以隨著流體沿物面向後流動,邊界層內的流體會逐漸減速,增壓。

若流動在逆壓梯度作用下,則會進一步減速,最後整個邊界層內的流體的動能不足以長久的維持流動一直向下遊進行,以致在物體表面某處其速度會與勢流的速度方向相反,即產生逆流。該逆流會把邊界層向勢流中排擠,造成邊界層突然變厚或分離。

邊界層分離之後,它將從緊靠物面的地方抬起進入主流,與主流發生參混。結果使整個摻混區域的壓力趨於一致。

4樓:天下相思

邊界層:邊界層是高雷諾數繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動薄層,又稱流動邊界層、附面層。

邊界層分離後果:邊界層分離的弊端主要是增加了流動阻力損失,而其可能的好處則主要表現在增加了湍流程度。

邊界層要分離必須滿足兩個條件:一是逆壓強梯度。二是外層動量來不及傳入。

邊界層的規律:

1、如果粘性很小的流體在大雷諾數時與物體接觸並有相對運動,則靠近物面的薄流體層因受粘性剪應力而使速度減小;

2、緊貼物面的流體粘附在物面上,與物面的相對速度等於零;

3、由物面向上,各層的緯度逐漸增加,直到與自由流速相等。

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控制邊界層流動的技術:

1、表面絆線促進轉捩技術:設定絆線以施加擾動,則可以明顯縮短轉捩與尾跡之間的延遲。分離泡才被明顯地縮短,邊界層損失明顯降低。

此外,絆線提前轉捩,減小邊界層損失的技術可以在相當寬廣的雷諾數範圍內有效。

2、粗糙表面控制轉捩技術:在低雷諾數高負荷渦輪的吸力面,區域性逆壓梯度導致的流動分離、轉捩以及相應的流動損失大小都受到表面粗糙度的影響。即通過增強動量交換而不借助轉捩來促進分離流場再附。

參考資料

5樓:彼岸之戀

邊界層(boundary layer)是高雷諾數繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動薄層,又稱流動邊界層、附面層。這個概念由近代流體力學的奠基人,德國人ludwig prandtl於(普朗特)2023年首先提出。從那時起,邊界層研究就成為流體力學中的一個重要課題和領域。

在邊界層內,緊貼物面的流體由於分子引力的作用 ,完全粘附於物面上 ,與物體的相對速度為零邊界層流動從物體表面脫離的現象。二維邊界層分離有兩種情況,一是發生在 邊界層分離光滑物面上,另一是發生在物面有尖角或其他外形中斷或不連續處。光滑物面上發生分離的原因在於,邊界層內的流體因克服粘性阻力而不斷損失動量,當遇到下游壓力變大(即存在逆壓梯度)時,更需要將動能轉變為壓力能,以便克服前方壓力而運動,這種情況越接近物面越嚴重。

因此邊界層內法向速度梯度越接近物面下降越甚,當物面法向速度梯度在某位置上小到零時,表示一部分流體速度已為零,成為「死水」,邊界層流動無法沿物面發展,只能從物面脫離,該位置稱為分離點。分離後的邊界層在下游形成較大的旋渦區;但也可能在下游某處又回附到物面上,形成區域性迴流區或氣泡。尖點處發生邊界層分離的原因在於附近的外流流速很大,壓強很小,因而向下遊必有很大的逆壓梯度,在其作用下,邊界層即從尖點處發生分離。

三維邊界層的分離比較複雜,是正在深入研究的課題。邊界層分離導致繞流物體壓差阻力增大、飛機機翼升力減小、流體機械效率降低、螺旋槳效能下降等,一般希望避免或儘量推遲分離的發生;但有時也可利用分離,如小展弦比尖前緣機翼的前緣分離渦可導致很強的渦升力。

6樓:水瓶婷劉

邊界層分離

解釋:當流體流過物體的時候,由於流體本身的粘性,靠近物體表面的流體的速度為零,而離開物體表面一定距離的流體的速度則不受粘性影響,此處的流動可以按照無粘來處理。

邊界層解釋:在物面和可以按無粘處理的流體之間的這一部分流體就是邊界層。

邊界層分離的兩個條件:

(1)流體有粘性;

(2)流體必須流過物面。

邊界層分離後果:

如果發生在機翼上將產生失速,會導致飛機墜毀。邊界層分離還會使機翼的阻力大大增加,機翼被設計成園頭尖尾的流線型就是為了減小阻力。在高亞音速飛機上採用的超臨界翼型,也是為了避免邊界層的分離。

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