繞流運動與附麵層基本概念

2021-10-25 18:58:32 字數 847 閱讀 2380

流體繞過不同幾何形狀固體邊界的流動稱為繞流運動。

繞流運動有三種基本形式:流體繞靜止物體運動、物體在靜止流體中運動、物體和流體作相對運動。

在繞流中,流體作用在物體上的力可以分為兩個分量:乙個是垂直於來流方向的作用力,叫做繞流公升力;另乙個是平行於來流方向的作用力。叫做繞流阻力。

繞流阻力由兩類阻力組成:摩擦阻力和形狀阻力。摩擦阻力是由流體的粘滯性所產生的,主要發生在緊靠物體表面的乙個流速梯度很大、厚度極薄的一層流體薄層內,這個薄層叫附麵層。形狀阻力主要是指流體繞曲面體或具有銳緣稜角的物體流動時,附麵層發生分離,從而產生旋渦所產生的阻力。這種阻力與物體形狀有關,故稱為形狀阻力。這兩種阻力都與附麵層有關,所以,我們先建立附麵層概念。

一、附麵層的形式及其特性

(一)附麵層的形式

(二)附麵層的特性

1、附麵層厚度沿流動方向逐漸增加。

2、在附麵層內流體也存在紊流與層流兩種流動型態

3、附麵層內,沿物體表面外法線方向,速度由在表面上的零迅速增加到接近於未擾動的速度。因而,在這極小的距離內,勢必出現很大的速度梯度。根據牛頓內摩擦定律,在附麵層內將產生很大的內摩擦力,由此就形成了摩擦阻力。

4、附麵層內,沿物體表面法線方向上壓強保持不變。

二、管流附麵層

勻流動的流體在管道入口起始端保持均勻的流速分布。由於管壁的作用,靠近管壁的流體將受阻滯形成附麵層,其厚度隨離管口距離的增加而增加。當附麵層厚度等於管半徑後,則上下四周附麵層相銜接,使附麵層占有管流的全部斷面,形成充分發展的管流。其下游斷面將保持這種狀態不變。

qy-rg19多功能附麵層實驗台

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