Пограничный слой

Пограничный слой Пограничный слой в физике и механике жидкости Тонкий слой жидкости вблизи ограничивающей поверхности   Возникает из-за взаимодействия жидкости со […]

Пограничный слой

  • Пограничный слой в физике и механике жидкости

    • Тонкий слой жидкости вблизи ограничивающей поверхности  
    • Возникает из-за взаимодействия жидкости со стенкой  
    • Скорость потока увеличивается до основной скорости потока  
  • Типы пограничных слоев

    • Ламинарные и турбулентные  
    • Ламинарный поток создает меньшее сопротивление, но менее стабилен  
    • Турбулентный поток содержит завихрения и создает большее сопротивление  
  • Концепция пограничного слоя Прандтля

    • Разделение поля течения на две области: внутри и вне пограничного слоя  
    • Упрощение уравнений Навье-Стокса  
    • Применимо к жидкостям с умеренной вязкостью  
  • Толщина пограничного слоя

    • Определяется как расстояние от тела до точки с 99% скоростью свободного течения  
    • Толщина смещения — расстояние, на которое необходимо сместить стенку для обеспечения того же массового расхода  
  • Управление пограничным слоем

    • Ламинарный пограничный слой снижает поверхностное трение, но становится турбулентным при высоких числах Рейнольдса  
    • Отсасывание пограничного слоя и технология NLF уменьшают лобовое сопротивление  
    • Турбулизаторы и специальные секции крыльев уменьшают ламинарный отрыв  
  • Уравнения пограничного слоя

    • Вывод уравнений пограничного слоя упрощает решение уравнений Навье-Стокса  
    • Поток делится на невязкую часть и пограничный слой  
    • Уравнения непрерывности и Навье-Стокса упрощаются для пограничного слоя  
  • Уравнения движения в пограничном слое

    • Продольная и поперечная скорости уменьшаются в пограничном слое.  
    • Уравнение неразрывности показывает, что нормальная скорость стенки мала по сравнению с продольной скоростью.  
    • Внешнее давление можно получить с помощью уравнения Бернулли.  
  • Упрощенные уравнения

    • Для потока с постоянным статическим давлением уравнение движения упрощается.  
    • Упрощенные уравнения используются в практических задачах.  
  • Теорема о транспозиции Прандтля

    • Прандтль показал, что из любого решения уравнений пограничного слоя можно построить другое решение.  
    • Решение не является уникальным, можно добавить любую из бесконечного набора собственных функций.  
  • Интеграл импульса и энергии

    • Фон Карман вывел интегральное уравнение импульса.  
    • Вигхардт получил интегральное уравнение энергии.  
  • Преобразования пограничного слоя

    • Фон Мизес ввел преобразование для стационарных двумерных пограничных слоев.  
    • Крокко ввел преобразование для сжимаемых пограничных слоев.  
  • Турбулентные пограничные слои

    • Обработка турбулентных пограничных слоев сложнее из-за изменения свойств потока.  
    • Разложение Рейнольдса используется для упрощения уравнений.  
    • В турбулентных пограничных слоях необходимо использовать новые шкалы длин.  
  • Тепло- и массообмен

    • Левек заметил, что на теплообмен влияют только скорости вблизи поверхности.  
    • Шух предложил модифицированный профиль Левека.  
    • Кестин и Персен предложили замену для решения теплового пограничного слоя.  
    • Шлихтинг предложил эквивалентную замену.  
  • Практическое применение

    • Теплопередача уменьшается с увеличением пограничного слоя.  
    • Ветер в фотоэлектрических панелях может задерживать тепло, что снижает сложность анализа.  
  • Решение Блазиуса для ламинарного пограничного слоя

    • Пол Ричард Генрих Блазиус вывел точное решение уравнений ламинарного пограничного слоя.  
    • Толщина пограничного слоя зависит от числа Рейнольдса.  
    • Решение использует граничные условия в безразмерной форме.  
  • Тепловой и концентрационный пограничные слои

    • Решение Блазиуса может быть расширено для описания теплового и концентрационного пограничных слоев.  
    • Используются аналогичные балансы энергии и массы.  
    • Для числа Прандтля и числа Шмидта, равных единице, решение применимо непосредственно.  
  • Эмпирическое расширение уравнений

    • Э. Польхаузен расширил уравнения для числа Прандтля, не равного единице.  
    • Толщина теплового пограничного слоя определяется формулой для числа Прандтля выше 0,6.  
  • Морская архитектура и пограничный слой

    • Принципы применимы к кораблям, подводным лодкам и морским платформам.  
    • Пограничный слой создает сопротивление, известное как «сопротивление вязкому давлению».  
    • Корабельные инженеры проектируют с учетом гидродинамики, а затем прочности.  
  • Турбина с пограничным слоем

    • Эффект пограничного слоя использован в турбине Теслы.  
    • Турбины пограничного слоя также известны как турбины когезионного типа.  
  • Прогнозирование толщины переходного пограничного слоя

    • Используется анализ размеров для предсказания толщины переходного пограничного слоя.  
    • Решение дает число Уомерсли.  
  • Прогнозирование условий конвективного течения

    • Используется анализ размеров для предсказания условий конвективного течения.  
    • Решение дает число Рейнольдса.  
  • Поглощение пограничного слоя

    • Поглощение пограничного слоя повышает топливную экономичность самолетов.  
    • Концепты, такие как Aurora D8 и Nautilius, используют поглощение пограничного слоя для снижения расхода топлива.  
  • Boundary layer equations: Exact Solutions

    • Jones, T.V.  
    • BOUNDARY LAYER HEAT TRANSFER  
  • Основные понятия

    • Граничный слой  
    • Теплопередача  
  • Уравнения пограничного слоя

    • Точные решения  
    • EqWorld  
  • Применение

    • Анализ и моделирование  
    • Физические процессы  
  • Примеры

    • Теплообмен в трубах  
    • Теплообмен в каналах  
    • Теплообмен в пористых средах  

Полный текст статьи:

Пограничный слой

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх