什么是边界层，边界层分离会造成什么后果

边界层指高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，又称流动边界层、附面层。

在化工过程中，流动边界层分离的弊端主要是增加了流动阻力损失，而其可能的好处则主要表现在增加了湍流程度。

如果粘性很小的流体(如水，空气等)在大雷诺数时与物体接触并有相对运动，则靠近物面的薄流体层因受粘性剪应力而使速度减小；紧贴物面的流体粘附在物面上，与物面的相对速度等于零；由物面向上，各层的纬度逐渐增加，直到与自由流速相等。L-普朗特把从物面向上的这一流体减速薄层叫作边界层。

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边界层为一个薄层，它紧靠物面，沿壁面法线方向存在着很大的速度梯度和旋度的流动区域。粘性应力对边界层的流体来说是阻力，所以随着流体沿物面向后流动，边界层内的流体会逐渐减速，增压。

若流动在逆压梯度作用下，则会进一步减速，最后整个边界层内的流体的动能不足以长久的维持流动一直向下游进行，以致在物体表面某处其速度会与势流的速度方向相反，即产生逆流。该逆流会把边界层向势流中排挤，造成边界层突然变厚或分离。

边界层分离之后，它将从紧靠物面的地方抬起进入主流，与主流发生参混。结果使整个掺混区域的压力趋于一致。

参考资料来源：百度百科-边界层分离

参考资料来源：百度百科-边界层

边界层：边界层是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，又称流动边界层、附面层。

边界层分离后果：边界层分离的弊端主要是增加了流动阻力损失，而其可能的好处则主要表现在增加了湍流程度。

边界层要分离必须满足两个条件：一是逆压强梯度。二是外层动量来不及传入。

边界层的规律：

1、如果粘性很小的流体在大雷诺数时与物体接触并有相对运动，则靠近物面的薄流体层因受粘性剪应力而使速度减小；

2、紧贴物面的流体粘附在物面上，与物面的相对速度等于零；

3、由物面向上，各层的纬度逐渐增加，直到与自由流速相等。

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控制边界层流动的技术：

1、表面绊线促进转捩技术：设置绊线以施加扰动，则可以明显缩短转捩与尾迹之间的延迟。分离泡才被明显地缩短，边界层损失明显降低。此外，绊线提前转捩，减小边界层损失的技术可以在相当宽广的雷诺数范围内有效。

2、粗糙表面控制转捩技术：在低雷诺数高负荷涡轮的吸力面，局部逆压梯度导致的流动分离、转捩以及相应的流动损失大小都受到表面粗糙度的影响。即通过增强动量交换而不借助转捩来促进分离流场再附。

参考资料

百度百科-边界层

百度百科-边界层分离

边界层（boundary layer）是高雷诺数绕流中紧贴物面的粘性力不可忽略的流动薄层，又称流动边界层、附面层。这个概念由近代流体力学的奠基人，德国人Ludwig Prandtl于（普朗特）1904年首先提出。从那时起，边界层研究就成为流体力学中的一个重要课题和领域。在边界层内，紧贴物面的流体由于分子引力的作用 ，完全粘附于物面上 ，与物体的相对速度为零边界层流动从物体表面脱离的现象。二维边界层分离有两种情况，一是发生在 边界层分离光滑物面上，另一是发生在物面有尖角或其他外形中断或不连续处。光滑物面上发生分离的原因在于，边界层内的流体因克服粘性阻力而不断损失动量，当遇到下游压力变大（即存在逆压梯度）时，更需要将动能转变为压力能，以便克服前方压力而运动，这种情况越接近物面越严重。因此边界层内法向速度梯度越接近物面下降越甚，当物面法向速度梯度在某位置上小到零时，表示一部分流体速度已为零，成为“死水”，边界层流动无法沿物面发展，只能从物面脱离，该位置称为分离点。分离后的边界层在下游形成较大的旋涡区；但也可能在下游某处又回附到物面上，形成局部回流区或气泡。尖点处发生边界层分离的原因在于附近的外流流速很大，压强很小，因而向下游必有很大的逆压梯度，在其作用下，边界层即从尖点处发生分离。三维边界层的分离比较复杂，是正在深入研究的课题。边界层分离导致绕流物体压差阻力增大、飞机机翼升力减小、流体机械效率降低、螺旋桨性能下降等，一般希望避免或尽量推迟分离的发生；但有时也可利用分离，如小展弦比尖前缘机翼的前缘分离涡可导致很强的涡升力。

　　边界层分离

　　解释：当流体流过物体的时候，由于流体本身的粘性，靠近物体表面的流体的速度为零，而离开物体表面一定距离的流体的速度则不受粘性影响，此处的流动可以按照无粘来处理。

　　边界层

　　解释：在物面和可以按无粘处理的流体之间的这一部分流体就是边界层。

　　边界层分离的两个条件：
　　（1）流体有粘性；
　　（2）流体必须流过物面。

　　边界层分离后果：
　　如果发生在机翼上将产生失速，会导致飞机坠毁。边界层分离还会使机翼的阻力大大增加，机翼被设计成园头尖尾的流线型就是为了减小阻力。在高亚音速飞机上采用的超临界翼型，也是为了避免边界层的分离。