邊界層分離

邊界層分離:又稱為流動分離,是指原來緊貼壁面流動的邊界層脫離壁面的現象。邊界層脫離壁面後的空間通常由後部的倒流流體來填充,形成渦鏇,因此發生邊界層分離的部位一般有渦鏇形成。

邊界層分離

當流體流過物體的時候,由於流體本身的粘性,靠近物體表面的流體的速度為零,而離開物體表面一定距離的流體的速度則不受粘性影響,此處的流動可以按照無粘來處理。在物面和可以按無粘處理的流體之間的這一部分流體就是邊界層。

粘性應力對邊界層的流體來說是阻力,所以隨著流體沿物面向後流動,邊界層內的流體會逐漸減速,增壓。由於流體流動的連續性,邊界層會變厚以在同一時間內流過更多的低速流體。因此邊界層記憶體在著流向的逆壓梯度,流動在逆壓梯度作用下,會進一步減速,最後整個邊界層內的流體的動能都被粘性應力給耗散掉,不能再朝下游流動了,然而遠前方的還未減速的邊界層還在源源不斷地追趕上來。就向被堵塞的水池的水會溢出一樣,邊界層內的流體也會因為無法繼續貼著物面流動而“溢出”—邊界層離開了物面,它分離了。邊界層分離之後,它將從緊靠物面的地方抬起進入主流,與主流發生參混。結果是整個參混區域的壓力趨於一致。

由上面的原理我們可以知道,邊界層要分離必須滿足兩個條件,一個是流體有粘性,第二個是流體必須流過物面。

邊界層分離如果發生在機翼上將產生很嚴重的後果,那就是失速。邊界層分離還會使機翼的阻力大大增加,機翼被設計成園頭尖尾的流線型就是為了減小阻力。在高亞音速飛機上採用的超臨界翼型,也是為了避免邊界層的分離。

航空科技人員為了克服邊界層分離所做的努力,貫穿了近代航空的發展歷程,始終是推進航空科技發展的重要動力之一。

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們