[讨论]为什么说边界层分离，流动损失剧增？

rikio

“边界层分离，流动损失剧增”，这个应该怎么理解呢？
边界层分离会使流体在逆压作用下做功，消耗流体前进的动力，从而使得阻力损失加大。是不是这样理解的？

ycchen100

”边界层分离，流动损失剧增“，最简单的理解，就是流体产生回流，向下游的平均速度剧减。
但是”流动损失“不算是精确的学术术语。

rikio

用来理解还可以，不过这是真正的原因么？
回流都会达到“剧”的程度么？有的回流仅仅是边界层内薄薄的一层内发生了回流，这样也会有流动损失剧增的效果吗？

woodland

流动损失是指流体机械能的损失，也就是流体的机械能转化为了热能。气流分离后，分离区内的流体剧烈碰撞，这种碰撞显然都是非弹性碰撞，所以必然造成机械能的大量损失。

boy007

我是这样理解的：边界层分离处是不稳定状态流动，会不断撕裂并产生大量大小不一、方向旋向随机的涡流，涡流的产生和扩展不断的消耗流体能量。虽然边界层是薄薄的一层，但是所产生的涡流向下游扩散的过程中与主流中的涡流混合，其作用效果应该是与边界层的分离面积有关，而与厚度的关系无太大关系。所谓“剧”的程度我想是因为其产生的涡流的程度剧烈，产生涡流的数量是比较大，才引起能量的耗散量大所致。

tjcyh

气流的分离损失主要在于涡的耗散～[br][br][以下内容由 tjcyh 在 2008年03月26日 01:44pm 时添加] [br]
在分离区内，流体质点迅速转动，在内摩擦力作用下（粘性力做功）下，流体机械能迅速转变为热能，压力显著降低。

rikio

从受力角度来看，流体在分离点后受到粘滞力和逆压作用力的共同作用，两者都属于流动中的阻力。从能量角度看，粘滞力会耗散能量，逆压作用力做正功也会消耗能量，所以流动损失增大。至于剧烈程度为几何，可能就需要实验数据来解释了。

lcw

[这个贴子最后由lcw在 2008/04/07 08:36pm 第 1 次编辑]

我认为，边界层分离后，能量的损失主要是由于两个原因：一是平均流的粘性耗散，二是由于湍流脉动动能的产生。分离涡的尺寸和旋涡区的区域越大，损失越大。当然还有少量的粘性和湍流扩散和对流的影响，这部分能量很小，可忽略。[br][br][以下内容由 lcw 在 2008年04月07日 08:35pm 时添加] [br]
当然产生的湍流动能最终是通过粘性小涡耗散为热能的, 但耗散尺度的小涡很难求解出来,因此,目前往往只定量地求解到大涡,特别是针对工程问题,比较精确的是LES方法,求解出来的结果还可以跟实验数据进行对比,例如LDV和PIV等测得的湍流量主要还是大涡的特征量.

dcmilan

边界层可以保证壁面处流体不滑移，如果分离了就相当于流体在壁面发生了滑移摩擦，这回损失很多能量。本质上是边界层分离后会产生大量的蜗旋造成能量的耗散。

tonggang

我认为，边界层分离后，能量的损失主要是由于两个原因：一是平均流的粘性耗散，二是由于湍流脉动动能的产生。分离涡的尺寸和旋涡区的区域越大，损失越大。当然还有少量的粘性和湍流扩散和对流的影响，这部分能量很小，可忽略。[br][br][以下内容由 lcw 在 2008年04月07日 08:35pm 时添加] [br]


赞，理解很到位，从NS的两角度，平均流速，雷诺应力作用（高雷诺数下，紊流边界层），可以考虑对应能力输运。这里有雷诺应力做功在不同方程（时均速度，脉动速度）下起的作用不同，从而来实现时均速度的能量方程和
脉动速度的能量方程的作用。

[ 本帖最后由 tonggang 于 2009-6-30 03:00 编辑 ]

zwp

你去漂流地看一下就知道了，很直观的！

通流

边界层分离后，能量的损失主要是由于两个原因：一是平均流的粘性耗散，二是由于湍流脉动动能的产生。
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不都是粘性吗？什么叫平均流的粘性耗散？都是由于紊流，最后还是粘性造成的。
还有woodland提到非弹性碰撞。指的是分子之间的碰撞吗？那都是弹性的。