速度边界层

当具有粘性且能润湿壁面的流体，经过壁面时由于粘滞力的作用，壁面附近的流体流速下降，直接贴附于壁面的流体静止不动，这样的一个薄层称为流动边界层。

由物面向外，流体速度迅速增大至当地自由流速度，即对应于理想绕流的速度，温度边界层一般与来流速度同量级。因而边界层内速度的法向垂直表面的方向梯度很大，即使流体粘度不大，如空气、水等，粘性力相对于惯性力仍然很大，起着显着作用，因而属粘性流动。而在边界层外，速度梯度很小，粘性力可以忽略，流动可视为无粘或理想流动。在高雷诺数下，边界层很薄，其厚度远小于沿流动方向的长度，根据尺度和速度变化率的量级比较，可将纳维-斯托克斯方程简化为边界层方程。求解高雷诺数绕流问题时，可把流动分为边界层内的粘性流动和边界层外的理想流动两部分，分别迭代求解。边界层有层流、湍流、混合流 ，低速（不可压缩）、高速（可压缩）以及二维、三维之分。

速度边界层是边界层理论的一个分支，边界层理论还包含了温度边界层和浓度边界层。本文主要介绍速度边界层。

图1为一速度为

的强制对流流体在平板垂直上方与平板平面平行的方向流过一平板。x和y分别代表流体的扩散距离和平板上方的垂直距离。由于摩擦作用，在板面处有一层不动的液膜，它的速度   。由于流体的粘滞作用，在靠近板面处存在一个速度逐渐降低的区域，这个区域即为速度边界层，它的厚度

定义为速度为99%    的流体层距离平板平面的垂直具体。显然速度边界层的厚度    随流体在平板上扩散距离增加而增加，图1中扩散距离处    的速度边界层厚度大于扩散距离处   的速度边界层厚度。曲线    或  随坐标轴x和y的变化示于图2中。