當流體流過物體的時候,由於流體本身的黏性,靠近物體表面的流體的速度爲零,而離開物體表面一定距離的流體的速度則不受黏性的影響,此處的流動可視為無黏性流體。而這些無黏性流體可視為由許多層疊起,各層之間有磨擦力,其情況類似將一疊撲克牌由上方施加一力,使其產生滑動則各層間有相對位移的現象,此流體稱為層流(Laminer layer)。

層流意謂氣流在近表面的薄層流動,層與層間無空氣粒子流通。在靠近機翼前緣部份的平滑表面很容易產生,因此邊界層(Boundary layer)很薄。所謂的邊界層意指靠近物體表面的氣流層,其空氣速度由邊界層的外緣與氣流相同速度減少到表面時為零,其原因就在於空氣與機翼或平板表面存在的磨擦力。

由於邊界層是一個緊貼物體表面的流體薄層,沿物體表面線性方向存在著逆向速度的梯度,並因此而産生了黏性應力。黏性應力對邊界層的流體來說是個阻力,所以隨著流體沿物體表面向後流動,邊界層內的流體會逐漸減速,增加壓力。由於流體流動的連續性,邊界層會增厚以在同一時間內容納更多流過的低速流體。因此邊界層存在著流向的逆向壓力梯度,流體在逆向壓力梯度的作用下,會更進一步減速,最後整個邊界層內的流體動能都被黏性應力給消耗掉,不能再繼續流動,而在物體前方還未減速的邊界層還在源源不斷的流動到物體表面上。就向被堵塞的水池的水會溢出一樣,邊界層內的流體也會因無法繼續貼著物體表面流動而“溢出”,於是邊界層就離開了物體表面,這就是所謂的邊界層分離現象。邊界層發生分離後,於緊貼物體表面的部位脫離進入層流,與層流發生亂流(Turbulent)現象。其結果是整個亂流區域的壓力趨於一致。由以上的原理可知,邊界層要分離必須要滿足兩個條件,一是流體有黏性,其次是流體必須流過物體表面。

若邊界層分離發生在機翼上將産生很嚴重的後果,那就是失速。邊界層分離還會使機翼的阻力大幅增加,機翼被設計成圓頭尖尾的流線形(Streamlining)造型就是爲了減少阻力。在飛行速度上需求為穿音速飛機上所採用的超臨界翼型,就是爲了避免邊界層的分離現象而研發的。
arrow
arrow
    全站熱搜

    liu08222000 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()