边界层理论研究现状
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1.边界层理论概述 (1)1.1 边界层理论的形成与发展 (1)1.1.1 边界层理论的提出 (1)1.1边界层理论存在的问题 (2)1.2 边界层理论的发展 (2)2边界层理论的引入 (3)3 边界层基础理论 (4)3.1 边界层理论的概念 (4)3.2 边界层的主要特征 (6)3.3边界层分离 (7)3.4 层流边界层和紊流边界层 (9)3.5 边界层厚度 (10)3.5.1 排挤厚度 (11)3.5.2 动量损失厚度 (11)3.5.2 能量损失厚度 (12)4 边界层理论的应用 (14)4.1 边界层理论在低比转速离心泵叶片设计中的应用 (14)4.2 边界层理论在高超声速飞行器气动热工程算法中的应用 (14)4.3 基于边界层理论的叶轮的仿真 (15)参考文献 (17)1.边界层理论概述1.1 边界层理论的形成与发展1.1.1 边界层理论的提出经典的流体力学是在水利建设、造船、外弹道等技术的推动下发展起来的,它的中心问题是要阐明物体在流体中运动时所受的阻力。
虽然很早人们就知道,当粘性小的流体(像水、空气等)在运动,特别是速度较高时,粘性直接对阻力的贡献是不大的。
但是,以无粘性假设为基础的经典流体力学,在阐述这个问题时,却得出了与事实不符的“D'Alembert之谜”。
在19世纪末叶,从不连续的运动出发,Kirchhoff,Helmholtz,Rayleigh等人的尝试也都失败了。
经典流体力学在阻力问题上失败的原因,在于忽视了流体的粘性这一重要因素。
诚然,在速度较高、粘性小的情况下,对一般物体来说,粘性阻力仅占一小部分;然而阻力存在的根源却是粘性。
一般,根据来源的不同,阻力可分为两类:粘性阻力和压差阻力。
粘性阻力是由于作用在表面切向的应力而形成的,它的大小取决于粘性系数和表面积;压差阻力是由于物体前后的压差而引起的,它的大小则取决于物体的截面积和压力的损耗。
当理想流体流过物体时,它能沿物体表面滑过(物体是平滑的);这样,压力从前缘驻点的极大值,沿物体表面连续变化,到了尾部驻点便又恢复到原来的数值。
20世纪理论和应用力学十大进展《力学进展》在我们迈步走向新世纪的时候,正值《力学进展》创刊30周年。
为纪念这一特殊的历史时刻,《力学进展》举行了‚20世纪理论和应用力学十大进展‛评选活动。
本次活动历时半年多,经过编委会提名、初步筛选,确定出入围的20世纪理论和应用力学进展17项,分别请有关方面专家精心撰写了条目介绍,最后请从事力学及与力学相关学科的研究人员投票。
评选活动得到了广大热心读者的极大支持,共发出选票994张,收回有效选票409张。
2001年7月3日编辑部进行了计票,得到‚20世纪理论和应用力学十大进展‛选出结果如下(其中‚稳定性、分岔和混沌理论‛一条原来是以‚混沌理论‛和‚稳定性与分岔‛两条分别投票的,得票分别为337票和210票,考虑一些投票人的建议,现合并为1条,得票按337票计):序号名称得票数1 有限元方法 3842 断裂力学 3433 生物力学的创立 3374 稳定性、分岔和混沌理论 3375 边界层理论 3236 塑性力学和位错理论 3127 湍流统计理论 2598 奇异摄动理论 2229 力学的公理化体系 19910 克服声障、热障的力学理论 196参加条目撰写的同志有:戴世强、邓学蓥、段祝平、黄永念、黄筑平、李家春、连淇祥、陆启韶、沈青、谈庆明、陶祖莱、王克仁、王文标、王自强、解伯民、姚振汉、殷有泉、余寿文、张兆顺、周显初、朱如曾、朱照宣,在此深表谢意。
1 有限元方法有限元法是20世纪60年代逐渐发展起来的对连续体力学和物理问题的一种新的数值求解方法,其做法是,对所要求解的力学或物理问题,通过有限元素的划分将连续体的无限自由度离散为有限自由度,从而基于变分原理或用其它方法将其归结为代数方程组求解。
有限元法不仅具有理论完整可靠,形式单纯、规范,精度和收敛性得到保证等优点,而且可根据问题的性质构造适用的单元,从而具有比其它数值解法更广的适用范围。
随着计算机技术的发展,它已成为涉及力学的科学研究和工程技术所不可或缺的工具。
1•边界层理论概述 (1)1.1边界层理论的形成与发展 (1)1.1.1边界层理论的提出 (1)1.1 边界层理论存在的问题 (2)1.2边界层理论的发展 (2)2边界层理论的引入 (3)3边界层基础理论 (4)3.1边界层理论的概念 (4)3.2边界层的主要特征 (6)3.3边界层分离 (7)3.4层流边界层和紊流边界层 (9)3.5边界层厚度 (10)3.5.1排挤厚度 (11)3.5.2动量损失厚度 (11)3.5.2能量损失厚度 (12)4边界层理论的应用 (14)4.1边界层理论在低比转速离心泵叶片设计中的应用 (14)4.2边界层理论在高超声速飞行器气动热工程算法中的应用 (14)4.3基于边界层理论的叶轮的仿真 (15)参考文献 (17)1.边界层理论概述1.1边界层理论的形成与发展1.1.1边界层理论的提出经典的流体力学是在水利建设、造船、外弹道等技术的推动下发展起来的,它的中心问题是要阐明物体在流体中运动时所受的阻力。
虽然很早人们就知道,当粘性小的流体(像水、空气等)在运动,特别是速度较高时,粘性直接对阻力的贡献是不大的。
但是,以无粘性假设为基础的经典流体力学,在阐述这个问题时,却得出了与事实不符的“ D'Alembert之谜”。
在19世纪末叶,从不连续的运动出发,Kirchhoff ,Helmholtz,Rayleigh等人的尝试也都失败了。
经典流体力学在阻力问题上失败的原因,在于忽视了流体的粘性这一重要因素。
诚然,在速度较高、粘性小的情况下,对一般物体来说,粘性阻力仅占一小部分;然而阻力存在的根源却是粘性。
一般,根据来源的不同,阻力可分为两类:粘性阻力和压差阻力。
粘性阻力是由于作用在表面切向的应力而形成的,它的大小取决于粘性系数和表面积;压差阻力是由于物体前后的压差而引起的,它的大小则取决于物体的截面积和压力的损耗。
当理想流体流过物体时,它能沿物体表面滑过(物体是平滑的);这样,压力从前缘驻点的极大值,沿物体表面连续变化,到了尾部驻点便又恢复到原来的数值。