边界层理论课件.ppt

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1、边界层理论§1层流边界层基本概念§2边界层特性§3层流边界层微分方程§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯解§5边界层卡门动量积分方程§6湍流边界层§1层流边界层概念定义普朗特边界层理论提出边界层理论的意义边界层§1层流边界层概念定义普朗特假设在紧邻固定边界很窄流动区域之外，流动属于是理想流体流动，而在紧邻固定边界的很窄的流动区域（称为边界层或附面层）中，粘滞力作用占主导地位。边界层§1层流边界层概念定义基于普朗特边界层理论，Navier-Stokes方程可以根据边界层相对很薄的几何形状加以简化,便于求解。边界层§1层流边界层概念参数边界层厚度δV=99%U§1层流边界层

2、概念参数位移厚度δ1流量损失假设流道变窄带来流量减少流量损失流道变窄§1层流边界层概念参数动量损失厚度δ2动量损失假设流道变窄带来动量减少动量损失流道变窄§1层流边界层概念参数能量损失厚度δ3能量损失假设流道变窄带来能量减少能量损失流道变窄第七章边界层理论§1层流边界层基本概念§2边界层特性§3层流边界层微分方程§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯解§5边界层卡门动量积分方程§6湍流边界层§2层流边界层特性§2层流边界层特性第七章边界层理论§1层流边界层基本概念§2边界层特性§3层流边界层微分方程§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯解§5边界层卡门动量积分方程§6湍流边界

3、层§3层流边界层微分方程不可压缩粘性流体稳定、二维层流流动N-S方程不可压缩连续性方程边界层外理想流动边界层内粘性流动§3层流边界层微分方程量阶分析方法量阶分析边界层长度尺度与浸没物体几何尺度同量阶边界层长度方向分速度和势流区速度同量阶边界层厚度边界层动量方程雷诺数§3层流边界层微分方程量阶分析方法引入无量纲变量无量纲连续性方程边界层外理想流动边界层内粘性流动§3层流边界层微分方程量阶分析方法标准量阶0(1)连续性方程>>假定惯性力、压力、摩擦力是平衡的，数量级相同；边界层外垂直于流动方向速度梯度非常小，因而可以忽略旋度和粘滞作用边界层外理想流动边界层内粘性流动§3层

4、流边界层微分方程不可压缩粘性流体稳定、二维层流流动N-S方程试验测定第七章边界层理论§1层流边界层基本概念§2边界层特性§3层流边界层微分方程§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯解§5边界层卡门动量积分方程§6湍流边界层§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯解边界层方程边界条件勃拉修斯解假设§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯变换坐标下流函数坐标下流函数§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯方程()()()()()'''''''00:0(0)0:1ffffffhhhhhh+=====¥=§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯—多项式级数解§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯解—数值解用

5、数值的方法直接求解勃拉修斯方程的一些结果0.00.00000000.0000000.4696000.10.00234800.0496590.4695630.20.00939140.0939050.4693060.30.02112750.1408060.4686090.40.03754920.1876050.4672540.50.05864720.2342270.4650300.60.08438560.2805750.4617340.70.11474470.3265320.4571770.80.14967450.3716630.4511900.90.18911480.4

6、167180.443628§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯解用数值的方法直接求解勃拉修斯方程的一些结果1.00.23299000.4606320.4343791.10.28120750.5035350.4233681.20.33365720.5452460.4105651.30.39021110.5855880.3959841.40.45072340.6243860.3796921.50.51503120.6614730.3618041.60.58295600.6066990.3424871.70.65430450.7299300.3219501.80.728871

7、80.7610570.3004451.90.80644290.7899960.278251§4半无限大平板层流边界层勃拉修斯解用数值的方法直接求解勃拉修斯方程的一些结果2.00.88679620.8166940.2556692.21.05494630.8633030.2105802.41.23152670.9010650.1375612.61.41482310.9306010.1286132.81.60328230.9528750.0951143.01.79556660.9690540.0677113.21.99057960.9803650.0463