速度邊界層

當具有粘性且能潤濕壁面的流體，經過壁面時由於粘滯力的作用，壁面附近的流體流速下降，直接貼附於壁面的流體靜止不動，這樣的一個薄層稱為流動邊界層。

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，温度邊界層一般與來流速度同量級。因而邊界層內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，起着顯著作用，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，分別迭代求解。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。

速度邊界層是邊界層理論的一個分支，邊界層理論還包含了温度邊界層和濃度邊界層。本文主要介紹速度邊界層。

圖1為一速度為

的強制對流流體在平板垂直上方與平板平面平行的方向流過一平板。x和y分別代表流體的擴散距離和平板上方的垂直距離。由於摩擦作用，在板面處有一層不動的液膜，它的速度

。由於流體的粘滯作用，在靠近板面處存在一個速度逐漸降低的區域，這個區域即為速度邊界層，它的厚度

定義為速度為99%

的流體層距離平板平面的垂直具體。顯然速度邊界層的厚度

隨流體在平板上擴散距離增加而增加，圖1中擴散距離處

的速度邊界層厚度大於擴散距離處

的速度邊界層厚度。曲線

或

隨座標軸x和y的變化示於圖2中。