平板边界层实验

基本实验一（物理概念类）：平板边界层实验

通过本实验认识固壁上存在流动边界层，理解边界层内的速度分布特点。

当实际流体以较大的速度U 绕物体表面流动时，直接与固壁接触的流体速度为零，然后以一定的速度梯度增加，逐步过渡到层外势流速度U , 这一流体剪切层叫边界层。气体绕平板作定常流动时，边界层沿流动方向在平板上的变化如下图所示。边界层沿平板渐增厚，开始是层流，经过一段距离后层流转变成湍流。

当地雷诺数是决定流态和流态转换的一个无量纲参数 Re x Ux ν

= （1）

上式中x 为从平板前缘点算起的位置坐标，ν为流体的运动粘度。从层流转变为湍流的临界

雷诺数一般是在5×105 ~ 3×106 范围内。

1. 边界层厚度

(1) 名义厚度δ定义为在边界层的外边界流速达到外部势流速度U 的99%时的厚度。

对平板层流边界层和湍流边界层（5Re 10x ≤），其名义厚度分别为 1/54/55.0

0.382l t x x U

U ννδδ⎛⎫== ⎪⎝⎭ （2） (2) 位移厚度δ*设平板边界层内速度分布为()u y ，位移厚度定义为

0(1)d u y U δδ*=-⎰ （3）

(3) 动量损失厚度θ

0(1)d u u y U U δθ=-⎰ （4）