什么是边界层,边界层分离会造成什么后果

来源：学生作业帮助网编辑：六六作业网时间：2024/11/26 23:01:55

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什么是边界层,边界层分离会造成什么后果
边界层（boundary layer）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.这个概念由近代流体力学的奠基人,德国人Ludwig Prandtl于（普朗特）1904年首先提出.从那时起,边界层研究就成为流体力学中的一个重要课题和领域.在边界层内,紧贴物面的流体由于分子引力的作用 ,完全粘附于物面上 ,与物体的相对速度为零边界层流动从物体表面脱离的现象.二维边界层分离有两种情况,一是发生在边界层分离光滑物面上,另一是发生在物面有尖角或其他外形中断或不连续处.光滑物面上发生分离的原因在于,边界层内的流体因克服粘性阻力而不断损失动量,当遇到下游压力变大（即存在逆压梯度）时,更需要将动能转变为压力能,以便克服前方压力而运动,这种情况越接近物面越严重.因此边界层内法向速度梯度越接近物面下降越甚,当物面法向速度梯度在某位置上小到零时,表示一部分流体速度已为零,成为“死水”,边界层流动无法沿物面发展,只能从物面脱离,该位置称为分离点.分离后的边界层在下游形成较大的旋涡区；但也可能在下游某处又回附到物面上,形成局部回流区或气泡.尖点处发生边界层分离的原因在于附近的外流流速很大,压强很小,因而向下游必有很大的逆压梯度,在其作用下,边界层即从尖点处发生分离.三维边界层的分离比较复杂,是正在深入研究的课题.边界层分离导致绕流物体压差阻力增大、飞机机翼升力减小、流体机械效率降低、螺旋桨性能下降等,一般希望避免或尽量推迟分离的发生；但有时也可利用分离,如小展弦比尖前缘机翼的前缘分离涡可导致很强的涡升力.

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