层流边界层PPT课件

1、层流边界层 第18章 层流边界层 Laminar Boundary Layers 层流边界层 Laminar Boundary equations compressible flowIncompressible flow C o m p u t a t i o n a l f l u i d dynamic solution Classical solutions (self-similar solution) Flat plate Stagnation point R e f e r e n c e temperature method Flate Plate F i n i t e dif

2、ference 层流边界层 层流边界层 可压流不可压流 计算流体动力学解经典解（自相似解） 平板 驻点 参考温度法 平板 有限差分 图 18.1 第十八章路线图 层流边界层 平板不可压绕流-布拉休斯解 条件：=常数，=常数，dpe/dx=0已知， 不可压流能量方程不需要 层流边界层 平板不可压绕流-布拉休斯解 不可压二维平板边界 层方程 = / 层流边界层 进行坐标变换 进行坐标变换 应用微分链规则 对变换式微分 则 出后面计算会消掉，未给 x 2 2 2 2 x V y x V y xx 层流边界层 定义流函数 则 已知 代入x向边界层动量方程 层流边界层 简化得到 一、三项抵消 特点： 1

3、、普朗特边界层理论的应用 2、f的三阶常微分方程，称为布拉休斯方程 3、更易于求解、但仍为非线性方程 4、边界条件为 5、龙格-库塔法或打靶法求解 层流边界层 边界层相似解： 则 的解如右图 层流边界层 边界层相似解 定义： x不同， u=u(x,y)不同 但u=u()是相 同的 对于自相似 解，控制方 程简化为一 个或多个常 微分方程 层流边界层 摩擦应力 Cf=w/(1/2V ) 层流边界层 整理得 因 f”(0)=0.332 最后当地摩 擦应力系数 则积分可得 总摩擦阻力 层流边界层 平板边界层厚度 因f=0.99， =5.0，此 时u=0.99ue所以 边界层迁移厚度 因 5.0 层流

4、边界层 边界层迁移厚度 *=0.34 边界层动量厚度 (不可压流) =0.39* )664. 0( V x 层流边界层 边界层动量厚度和摩擦阻力的关系 平板尾部边界层动量 厚度 比较总阻力系数可得 层流边界层 可压平板绕流 方程组为 特点 1、包含能量方 程 2、密度为变量 3、，k为温 度的函数，是 变量 4、方程更复杂 层流边界层 能量方程的其它表达 定义h0=h+V2/2,则动量方程乘以u 层流边界层 层流边界层 变换 流动变量定 义为 x向动量方 程和能量方 程 边界条件 f=u/ue， g=h0/(h0)e 层流边界层 马赫数 包含马赫数 打靶法 层流边界层 绝热壁结果：马赫数增加，

5、边界层变厚，温度增加 层流边界层 冷壁结果Tw/Taw=0.25,Pr=0.75 边界层变薄，温度有峰值、最后变到壁温 层流边界层 数值计算结果 计算公式 摩擦力 边界层厚度 层流边界层 数值计算结果 恢复因子 雷诺类比 当地摩擦应 力系数 层流边界层 阻力随速度变化的讨论 层流边界层 参考温度法 不可压流 参考温度 雷诺比拟 层流边界层 参考温度法-新进展 层流边界层 驻点气动加热 热传导率 变换 层流边界层 可压驻点边界层方程 柱体数值结果 打靶法 层流边界层 轴对称体驻点边界层变换、方程和结果 层流边界层 超音速飞行用钝体的理由 层流边界层 层流边界层 层流边界层 层流边界层 层流边界层 超音速飞行用钝体-试验验证 层流边界层 任意形状物体绕流：有限差分解 变形后的控制方程 层流边界层 边界条件 层流边界层 有限差