《FLUENT 14流场分析自学手册》——1.3 附面层理论

1.3 附面层理论

FLUENT 14流场分析自学手册
附面层是流体力学中经常要涉及的一个概念，下面进行简要介绍。

1.3.1 附面层概念及附面层厚度
对于黏性较小的流体绕流物体，黏性的影响仅限于贴近物面的薄层中，在这薄层之外，黏性的影响可以忽略。普朗特把物面上受到黏性影响的这一薄层称为附面层（或边界层），并在大雷诺数下附面层非常薄的前提下，对黏性流体运动方程做了简化，得到了被人们称为普朗特方程的附面层微分方程。

附面层厚度δ的定义：如果以V 0表示外部无黏流速度，则通常把各个截面上速度达到V x=0.99V 0或V x= 0.995 V 0值的所有点的连线定义为附面层外边界，而从外边界到物面的垂直距离定义为附面层厚度。

1.3.2 附面层微分方程
根据附面层概念对黏性流动的基本方程的每一项进行数量级的估计，忽略掉数量级较小的量，这样在保证一定精度的情况下使方程得到简化，得出适用于附面层的基本方程如下。

（1）层流附面层方程：

上面是平壁面二维附面层方程，适用于平板及楔形物体。方程式（1-28）求解的边界条件如下。

（a） 在物面上y=0处，满足无滑移条件，V x=0，V y=0；

（b） 在附面层外边界y=δ处，V x= V 0（x）。V 0（x）是附面层外部边界上无黏流的速度，它由无黏流场求解中获得，在计算附面层流动时，为已知的参数。

（2）紊流附面层方程：

对于附面层方程，在Re数很高时才有足够的精度，在Re数不能比1大许多的情况下，附面层方程是不适用的。