为什么大雷诺数绕流时,曲面附面层会发生分离

Question

如题所述

Answer 1

大雷诺数绕流时，曲面附面层会发生分离的原因是空气总是有粘性的，在粘性力的作用下，附面层内的气流速度，总比层外主流的速度小，而在上表面最低压力点以后，直到桨叶后缘，主流总是逐渐减速的，沿途压力越来越大。实验证明，附面层中沿着与桨叶表面垂直的方向，压力大致与层外主流的压力相等。
当主流压力沿途递增时，附面层内的压力也会跟着相应递增。这种沿途递增的压力，即反压力，对附面层气流起着阻滞作用，使之进一步减慢度速度，并迫使附面层中的空气在中途停滞下来，无力再向桨叶后缘流去。这种沿途递增的反压力，甚至会迫使桨叶后部的附面层出现逆流。于是，附面层中逆流而上的空气万顺流而下的空气顶碰，就使附面层气流脱离桨叶表面，而卷进主流。这时，桨叶后部出现大量涡流，从而形成气流分离现象。用一个红色喷嘴向机翼喷出液体，当速度不大时，液体会沿着机翼上部流动。这时液体对机翼上表面有压力。应该还是正压力。比大气压高，因为液体本身也有重量。当喷嘴喷出的液体的速度比较大时，液体在绿色区域会与机翼上表面分离。在分离时，液体对机翼表面的压力肯定会降低，当降低到一定的程度，空气就会在大气压的作用下挤入液体与机翼之间。相对于上一张图片的正压，这时就相当于是液体的负压了。因为分离，空气会在液体的作用下沿绿色箭头的方向运动。即使没有粘性，只要速度足够大，分离也会发生的。
在大雷诺数流动中，曲面附面层的流动分离发生于逆压梯度区。