流动分离现象

本文摘要（由AI生成）：

本文探讨了流动分离现象，该现象对流动阻力和损失有显著影响。流动分离发生在壁面附近的减速流动中，由压差力和黏性力共同作用导致。分离区流速混乱，可能产生旋涡流动。工程师们常采用控制主流减速、消除边界层、转变边界层状态等方法来抑制流动分离。此外，丝线法作为一种古老而有效的实验方法，可用于显示流动分离现象。

没学流体力学的时候，我以为流体绕圆柱流动是左边那样的。实际上，常见的流动是右边那样的，流线在后面会离开圆柱表面，这就是流动分离。

导读

流动分离，也叫边界层分离，指的是壁面附近的流体在壁面摩擦力和逆向压差力的双重作用下越流越慢，直到停止并发生倒流或横向流动，从而使主流被排挤远离壁面的现象。流动分离对于流动阻力和流动损失的影响巨大，所以是工程技术人员处理最多的流动现象之一。

01 流动分离现象

流动分离，也叫边界层分离，指的是流体在壁面摩擦力和逆向压差力的双重作用下越流越慢，直到停止甚至发生倒流，从而使主流被排挤，远离壁面的现象。

边界层一般都是很薄的，被壁面减速的流体很少，所以黏性的影响也不大。当发生分离后，大量的流体被卷入到分离区中，产生的流动阻力和流动损失就会大大增加。所以，流动分离可以说是最重要的流动现象，是工程设计中的主要考虑因素。而且，流动分离问题仍然是流体力学难题，理论给出的规律并不完全符合实际情况，还需要依赖于实验和计算机模拟。可以说，流体力学工程师们的日常主要工作就是处理和流动分离相关的问题。

02 流动分离的原因

流动分离只发生在壁面附近的减速流动中。主流中的流体减速是由压差力造成的，边界层内的流体则还受到黏性力的作用。由于越靠近壁面剪切变形越大，所以边界层内流体微团的下表面黏性力要大于上表面，黏性力的合力与流动方向相反。因此，边界层内的流体比主流减速程度大。主流减速到某种程度时，边界层内的流体已经减速到零。此时黏性阻力消失了，但压差阻力还在，已经静止的流体还受到反向作用力，就会在下游发生倒流，于是就发生了分离。

在匀速或者加速流动中是不会发生分离的。因为虽然壁面黏性力会使流体减速，但这是一种摩擦力。摩擦力最多能使运动的物体停下来，而不可能使物体反向运动。单纯的黏性力永远都不会使流动停下来，因为流速越低黏性力也越小，当没有压差力参与时，边界层内的流速只会在远下游无限趋近于零。

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流动分离现象