讨论，流动为什么会产生边界层

jinguangyang

严格的来说应该是处处都有粘性，边界层是一个简化，认为只有其内有粘性，其余部分无粘，这正是Prandtl大牛的创造。
我觉得粘性是边界层存在的根本原因。由于粘性，使得物面速度为0，进而物面附近存在很大的速度梯度。还是因为粘性，产生了粘性切应力，使得边界层可以发展。

loessking

如果本帖对“边界层”的理解为真，那么对于像飞机这样的航空器设计制造便有以下推论：在需要维持高压的区域（下翼面、翼面前缘以及它的“肚皮”），应当采取稳定和扩大“边界层”的措施——譬如使它们具有像高尔夫球面那样的“粗糙度”；与之相反，在需要维持低压的区域（例如上翼面以及它的“脊背”），则应尽可能保持平滑。这样就有助于达成以下三个目的之一：增加升力、减少燃料消耗、增加航距。      ——尤其欢迎做飞机或从事风洞实验的工程师评论、批评；
Corollaries. If the interpreting of the boundary layer in this topic is true, it means the following conjecture would be right  as well. For the design of aircraft such as an airplane, the regions that need maintaining high-pressure such as  the lower surface of the wing and the body, should be taken steps to  enlarge and settle down the boundary layer, for example, making them to have roughness like a golf ball ------ Of course, the configuration of dimples can be discussed in more detail; On the other hand, the regions that need maintaining low-pressure such as the upper surface of the wing and body, should keep smoothing as far as possible. These may enhance lift so that to accomplish either decreasing fuel consumption or increasing flying distance.
    ------ welcome a comment on it,  especially engineers  who engage with design of aircraft or wind-tunnel.

[ 本帖最后由 loessking 于 2011-12-30 11:16 编辑 ]

沈沉

原帖由 jinguangyang 于 2011-12-13 08:39 发表

                               
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严格的来说应该是处处都有粘性，边界层是一个简化，认为只有其内有粘性，其余部分无粘，这正是Prandtl大牛的创造。

同意，所以“流动为什么会产生边界层”这个问题归根到底就是“为什么会有粘性“这样的问题。

通流

边界层是人们对流动的一种简化，而粘性是流体固有的特性。这两者之间的距离还是很大的。

030301029

我觉得可以用数学的连续性来解释其存在性。

loessking

" Don't be trapped by dogma -- which is living with the results of other people's thinking" ---- Steve  Jobs

通流

what is your point?

onesupeng

大家洋文越来越XX了啊

loessking

之所以引用乔布斯这句话作复，是因为感到三个帖子都认同边界层是“简化”结果，其中一贴还说那是个“创造”。而之前我们在本主题讨论中却认为，边界层是基于“物性或物相”的，这显然是两种不同的理解，而且差别远比 F = ma 与 F = dp/dt  来的大。在我看来，这种“简化”不符合“事实求是”的思想原则，好比算积分却故意忽略积分常数一样，是不可接受的。若按“简化法”理解，自然地，我在本题稍后提出的所谓“推论”，根本像是在胡扯。当然，也许是我误解了他人的观点。
        ——本帖讨论中由于没有得到想要的批判，故加了一点“鸭子上架”式的英文，方便搜索引擎查找；引用那句是乔布斯的原话，并无恶意，onesupeng 你消消气。
         —— 注：也是由于没有得到想要的批判，我自制一简单装置就这个推论进行了测试。结果是：对固定翼小攻角（2°）而言，采取扩大和稳定边界层的措施，并不会导致升力系数 (lift coefficient) 的显著变化，即该推论似不成立。

[ 本帖最后由 loessking 于 2012-3-4 18:08 编辑 ]

通流

闹了半天，你的边界层跟我想的那个边界层不是一个东西。那样的话，我们的讨论肯定是牛头不对马嘴。

也许你先把你的边界层跟大家解释一下？

loessking

由于假定这里看贴的是受过基本物理培训的学生，在讨论中我自以为是地把“边界层”现象的“因”和“果”也即 causality 作了简单交待，如果你“真的”还看不明白，那我只好就自己的语文水平表示抱歉了！

[ 本帖最后由 loessking 于 2012-1-22 12:42 编辑 ]

通流

流体边界层是普朗特创造出来的。你的意思是说，普朗特的观察到的现象是你说的·边界层，而普朗特的边界层理论则是不合适的。因为普朗特的那些近似可能没有必要。

我这里没有对你的说法的对错做判断，只是先想把你的想法搞清楚。

loessking

先说句题外话，那就是我个人并不太喜欢把对客观世界的理解说成“创造”，大概是内心觉着‘创造’是上帝的工作，因此不用我等操心。两相界面（如气体和固体）附近存在很大流速梯度早在牛顿时期就成为已知，并且现在有谁想亲眼目睹也不难。我的基本想法是固体分子与气体分子（原子，下同）以及气体分子之间的作用力（interaction）没有质的区别，只有量的区别而已，所以应当统一而不是割裂地看待。普朗特的边界层理论我没有仔细研学过，也不敢对大师的理论说三道四，但我有顺从内心的权利。顺祝春节好！

wegoogle

一滴运动的水在太空中和在地球表面有什么不同；躺在静止的水里的棍子表面有边界层么；空气流过静止的棍子表面有边界层。什么时候需要研究边界层

loessking

依网名看这像是考题，不过仍可试着作答：1）在太空中不应有“一滴运动的水”。倘若宇航员可以直接向太空撒尿（你知道他不能，这样会导致宇航服内高压泄漏，很快取其小命——所以姑且这么说），那么这些尿将立即冰冻同时升华，换句话说，水分子将不会像在地表一样“挤在一起” ；2）一般地，如果把（流体固体）边界层内的流体特征（即PVT）概括为相对高（静）压、高密、低温，那么一截躺在静止水里的铁丝表面附近会有这样的过渡层；3）由于人们探究自然目的和对象的多样性，以及时间上的永续性，第三个问题显然不存在一般意义上的答案。