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边界层是中国的一个科技名词。

汉字是中华民族灿烂文化展台上一颗无可取代、熠熠闪光的明珠[1]。汉字之美,美在庄重典雅,形神兼具。她承载的是中华民族数千年的厚重历史与灿烂文化[2]。她的美,是无与伦比的。

名词解释

边界层是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层,又称流动边界层、附面层。这个概念由近代流体力学的奠基人,德国人Ludwig Prandtl于(普朗特)1904年首先提出。从那时起,边界层研究就成为流体力学中的一个重要课题和领域。

如果粘性很小的流体(如水,空气等)在大雷诺数时与物体接触并有相对运动,则靠近物面的薄流体层因受粘性剪应力而使速度减小;紧贴物面的流体粘附在物面上,与物面的相对速度等于零;由物面向上,各层的速度逐渐增加,直到与自由流速相等。L-普朗特把从物面向上的这一流体减速薄层叫作边界层。

由物面向外,流体速度迅速增大至当地自由流速度,即对应于理想绕流的速度,一般与来流速度同量级。因而边界层内速度的法向垂直表面的方向梯度很大,即使流体粘度不大,如空气、水等,粘性力相对于惯性力仍然很大,起着显著作用,因而属粘性流动。而在边界层外,速度梯度很小,粘性力可以忽略,流动可视为无粘或理想流动。在高雷诺数下,边界层很薄,其厚度远小于沿流动方向的长度,根据尺度和速度变化率的量级比较,可将纳维-斯托克斯方程简化为边界层方程。求解高雷诺数绕流问题时,可把流动分为边界层内的粘性流动和边界层外的理想流动两部分,分别迭代求解。边界层有层流、湍流、混合流 ,低速(不可压缩)、高速(可压缩)以及二维、三维之分。由于粘性与热传导紧密相关,高速流动中除速度边界层外,还有温度边界层。

参考文献