中等Reynolds数平板绕流的动理论分析

郭永怀先生1953年给出的中等Reynolds数下、不可压缩流体有限长平板绕流的解析解是边界层理论中的经典工作.许多研究者对平板绕流阻力系数的郭水怀公式以及后续工作进行了评估,评估的依据是Janour与Schaaf和Sherman的实验数据.本文的动理论分析和计算表明:Schaaf和Sherman在低亚声速条件下(0.16<M<0.21)获得的实验数据,当Reynolds数(Re)介于1和10之间时,由于稀薄气体效应显著(所对应的Knudsen数约在0.03和0.3之间),不宜作为不可压缩理论解的依据,而其它满足不可压缩假设的实验数据都支持郭永怀解;计及稀薄气体效戍时,低速或亚声速情况下平板绕流的阻力系数C_D=C_(D,c)×C_(D,FM)/(C_(D,c)+C_(D,FM)),其中C_(D,c),和C_(D,FM)分别为连续介质和自由分子流极限情况下的理论解;平板绕流速度分布的郭水怀解,与基于动理论的信息保存方法(IP)的数值解定性相符,差别表现在稀薄气体效应显著的前缘;与速度分布的Blasius解相比,当Re<100时,郭永怀修正变得重要.

国家自然科学基金(90205024,10425211,10621202)资助项目