有效邊界層

有效邊界層（boundary layer），是高雷諾數繞流中緊貼物面的粘性力不可忽略的流動薄層，又稱附面層。

概述

這個概念由近代流體力學的奠基人，德國人Ludwig Prandtl於（普朗特）1904年首先提出。從那時起，邊界層研究就成為流體力學中的一個重要課題和領域。在邊界層內，緊貼物面的流體由於分子引力的作用 ，完全粘附於物面上 ，與物體的相對速度為零。由物面向外，流體速度迅速增大至當地自由流速度，即對應於理想繞流的速度，一般與來流速度同量級。因而速度的法向垂直表面的方向梯度很大，即使流體粘度不大，如空氣、水等，粘性力相對於慣性力仍然很大，起著顯著作用，因而屬粘性流動。而在邊界層外，速度梯度很小，粘性力可以忽略，流動可視為無粘或理想流動。在高雷諾數下，邊界層很薄，其厚度遠小於沿流動方向的長度，根據尺度和速度變化率的量級比較，可將納維-斯托克斯方程簡化為邊界層方程。求解高雷諾數繞流問題時，可把流動分為邊界層內的粘性流動和邊界層外的理想流動兩部分，分別疊代求解。邊界層有層流、湍流、混合流 ，低速（不可壓縮）、高速（可壓縮）以及二維、三維之分。由於粘性與熱傳導緊密相關，高速流動中除速度邊界層外，還有溫度邊界層。