边界层的概念边界层的形成主流区du/dy~03uuu边界层界限ux-0.99uo00边界层du/dyt0瑞流边界层不0u>XXo层流边界层层流内层而将该工程上一般规定边界层外缘的流速u=0.99uo，条件下边界层外缘与壁面间的垂直距离定为边界层的厚度。应指出，边界层厚度与从平板前缘算起的距离x相比是很小的。顾丽莉
边界层的概念 u uo uo ux=0.99uo X o u Y δ 层流边界层 层流内层 湍流边界层 边界层界限 xo u uo uo ux=0.99uo X o u Y δ 层流边界层 层流内层 湍流边界层 边界层界限 xo 边界层的形成 工程上一般规定边界层外缘的流速u=0.99u0，而将该 条件下边界层外缘与壁面间的垂直距离定为边界层的 厚度δ。应指出，边界层厚度δ与从平板前缘算起的 距离x相比是很小的。 主流区du/dy≈0 边界层du/dy≠0 顾丽莉
边界层的概念层流边界层边界层的发展层流边界层一流边界层→层流内层或层流底层层流内层与流层之间还存在过渡层或缓冲层，其流动类型不稳定：层流or流R在距管入口xo处，边界层在管tn(a)中心线上汇合，此后边界层占层流边界层漏流边界层据整个圆管的截面，其厚度等于管半径。x.称为稳定段长度或进口段长度。之后，各截面速度分布曲线不再变化，称为(b)完全发展了的流动
边界层的概念 边界层的发展 层流内层与湍流层之间还存在 过渡层或缓冲层，其流动类型 不稳定：层流or湍流。 层流边界层→湍流边界层 →层流内层或层流底层 在距管入口x0处，边界层在管 中心线上汇合，此后边界层占 据整个圆管的截面，其厚度等 于管半径。x0称为稳定段长度 或进口段长度。之后，各截面 速度分布曲线不再变化，称为 完全发展了的流动
边界层的概念在完全发展了的流动开始之时，若边界层内只有层流，则管内流动为层流：若边界层内存在流，则管内流动为流。圆管中心的流速，无论是层流或流都是最大流速umax。流边界层：在靠近管壁处仍存在一极薄的层流内层。Re值愈大，层流内层厚度愈薄。尽管层流内层的厚度极薄，但它对传热及传质过程的影响不容忽视。注：在稳定段以后，管内各截面上的流速分布和流型保持不变，因此在测定管内流体的速度分布曲线时，测定仪表的安装位置必须选在稳定段之后，即此处到入口或转弯等处的距离应大于xo。层流时，通常取稳定段长度x=(50~100)d。瑞流的稳定段长度，一般比层流的短些
边界层的概念 在完全发展了的流动开始之时，若边界层内只有层流，则 管内流动为层流；若边界层内存在湍流，则管内流动为湍流。 圆管中心的流速，无论是层流或湍流都是最大流速umax。 湍流边界层：在靠近管壁处仍存在一极薄的层流内层。 Re值愈大，层流内层厚度愈薄。尽管层流内层的厚度极薄， 但它对传热及传质过程的影响不容忽视。 注：在稳定段以后，管内各截面上的流速分布和流型保持 不变，因此在测定管内流体的速度分布曲线时，测定仪表 的安装位置必须选在稳定段之后，即此处到入口或转弯等 处的距离应大于x0 。 层流时，通常取稳定段长度x0 = (50~100) d。 湍流的稳定段长度，一般比层流的短些
边界层内部分布瑞流时的层流内层和过渡层层流内层即使在高度瑞流条件下，近壁面处速度脉动很小，流粘度远小于分子粘度，仍有一薄层流体保持着层流特征。层流内层成为传递过程主要阻力之所在。过渡层存在于湍流区和层流区之间。在此层内，分子粘度和流粘度数值相当，对流动均有影响。为简化起见，常忽略过渡层，将湍流流动分为流核心和层流内层两个部分。层流内层厚度随Re的增加而减小。在流核心内，径向的传递过程因速度的脉动而大大强化
边界层内部分布 湍流时的层流内层和过渡层 层流内层即使在高度湍流条件下，近壁面处速度脉动很 小，湍流粘度远小于分子粘度，仍有一薄层流体保持着 层流特征。层流内层成为传递过程主要阻力之所在。 过渡层存在于湍流区和层流区之间。在此层内，分子粘 度和湍流粘度数值相当，对流动均有影响。 为简化起见，常忽略过渡层，将湍流流动分为湍流核心 和层流内层两个部分。层流内层厚度随Re的增加而减 小。在湍流核心内，径向的传递过程因速度的脉动而大 大强化
边界层的分离一脱体黏性一边界层一发展A点，流速为零，压力最大R高压下由A点绕过圆柱表面。分离点倒流DA-B，流通截面逐渐减小，x流动处于加速减压的状态（压力能一动能+流动阻力）B点，流速最大而压力最低A：停滞点或驻点B:流速最大而压力最低B点后，流通截面逐渐增加C:流速为零，压力最大液体处于减速加压的情况新的停滞点，即分离点（动能一压力能+流动阻力）CD：分离面一两股液体的交界面动能随流动过程继续减小C点时，其动能消耗殆尽，流速为零，压力为最大，形成新的停滞点，后继液体在高压作用下脱离壁面。在点C的下游形成空白区，流体倒流填充空白区，壁面附近产生了流向相反的两股流体，形成涡流区
边界层的分离－脱体 倒流 分离点 uo A C’ B C x D E 倒流 分离点 uo A C’ B C x D E A：停滞点或驻点 B：流速最大而压力最低 C：流速为零，压力最大， 新的停滞点，即分离点 CD：分离面-两股液体的交界面 黏性→边界层→发展 A点，流速为零，压力最大 高压下由A点绕过圆柱表面。 A→B，流通截面逐渐减小， 流动处于加速减压的状态， （压力能→动能+流动阻力） 动能随流动过程继续减小 C点时，其动能消耗殆尽，流速为零，压力为最大， 形成新的停滞点，后继液体在高压作用下脱离壁面。 B点，流速最大而压力最低 B点后，流通截面逐渐增加， 液体处于减速加压的情况 （动能→压力能+流动阻力） 在点C的下游形成空白区，流体倒流填充空白区，壁面 附近产生了流向相反的两股流体，形成涡流区
边界层脱体边界层脱体的条件：1.逆压强梯度2.外层动量来不及传入如：平板不会发生脱体（无倒压区）流线型物体也不发生脱体（尾部收缩缓慢，动量来得及传入）①流道扩大时必造成逆（负）压强梯度；②逆压强梯度容易造成边界层的分离；③边界层分离造成大量旋涡，增加机械能消耗。顾丽莉
边界层脱体 ①流道扩大时必造成逆（负）压强梯度； ②逆压强梯度容易造成边界层的分离； ③边界层分离造成大量旋涡，增加机械能消耗。 顾丽莉