边界层

路德维希·普朗特提出的力学名词
边界层,又称附面层是一个流体力学名词,表示流体中紧接着管壁或其他固定表面的部份。边界层是由黏滞力产生的效应,和雷诺数Re有关。一般提到的边界层是指速度的边界层。在边界层外,流体的速度接近定值,不随位置而变化。在边界层内,在固定表面上流速为0,距固定表面越远,速度会趋近一定值。

发展历史

概念

边界层概念是1904年德国学者L.普朗特在海德堡举行的第三届国际数学家大会上提出的。他在《具有很小摩擦的流体流动》一文中指出:“沿固体壁面的流动,可分成两个区域,在表面附近的薄层部分,流体中的内摩擦即粘性起重要作用;在该层以外的其余部分,粘性可以忽略。”也就是说,在边界层以内的流体是粘性流体,可用纳维-斯托克斯方程(见运动方程)描述;在边界层以外的流体,可视为理想流体,用欧拉方程描述。自此以后,在流体力学研究中长期存在的两条基本途径,即从经验角度研究有粘性的实际流体和从理论角度研究无粘性理想流体,得到了统一。普朗特的这篇论文是创立边界层理论的起点。边界层理论是研究边界层中粘性流体运动规律的理论,既适用于处理流体沿固体壁面的流动,也用于研究无壁面的自由湍流(如射流)。它是研究粘性流体流动的动量传递、热量传递和质量传递的理论基础。

流速