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六、边界层基本概念和绕流阻力
(一)边界层的基本概念
在黏性流体绕固体的流动中，当雷诺数相当大时，’紧贴固体表面的流体与壁面之间没有相对运动。稍微离开壁面的流体层受其影响速度也较小。在壁面的外法线方向上流体的流速由零开始迅速增大，在壁面附近形成了一层流速梯度很大的区域，称为边界层。在边界层中，黏性力是不能忽略的。而在边界层外则可以看作是理想流体的流动。一般情况下边界层是很薄的，黏性作用被限制在一薄层中，比较容易得到解决。边界层以外的广大区域中的流动又可按理想流体流动来求解。这样就简化了复杂的黏性流体流动，推动了流体力学的发展。
图6—4—6表示了二元平板绕流的边界层。板上游为均匀来流，流速为U与平板平行。可以看到：边界层厚度δ是沿流发展的，在板端为零，随后沿流逐渐增加。边界层与主流实际上并没有明显分界，通常规定速度到达0.99U处为边界层的外缘。在雷诺数较高时，边界层是很薄的，一般远小于被绕流物体的特征长度。因此沿壁面法线方向速度梯度很大，必须考虑流体的黏性。但压强沿壁面法线方向可以认为是不变的。边界层也有层流和紊流之分。如图6-4-6所示，在乎板的前段是层流状态，随着Rex的增加，层流边界层将逐渐过渡到紊流状态。对于光滑平板，临界雷诺数Re=3×105～3X106。即使在紊流边界层内，近壁处仍有一粘性底层。
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