W fizyce, czym jest warstwa graniczna?
Warstwa graniczna występuje, gdy płyn przepływa obok stałej powierzchni. Zazwyczaj definiuje się go jako obszar płynu, którego prędkość jest mniejsza niż 99% niezakłóconego przepływu płynu. Innymi słowy, jest to strefa poruszającego się płynu, który jest spowolniony o ponad 1 procent przez powierzchnię stacjonarną. Warstwa graniczna została zdefiniowana, aby lepiej zrozumieć mechanikę płynów poprzez dzielenie przepływu na dwa regiony, które wykazują różne zachowanie. Regiony wewnątrz i na zewnątrz warstwy granicznej również generują tarcie na różne sposoby.
Wczesnym problemem w badaniach aerodynamicznych było rozwiązanie złożonych równań Navier-Stokesa, które, jak się uważa, rządzą przepływem płynu. Istnieje wiele przypadków, w których rozwiązania równań Navier-Stokes nie są znane. Zauważono jednak, że przepływ płynu wykazywał dwa ogólne tryby zachowania: laminarne i turbulentne. Przepływ laminarny jest gładki i przewidywalny przepływ, podobnie jak piłka opadająca przez miód. Turbulentne przepływ jest losowy i gwałtowny, jakTo wychodzi z węża pożarowego.
Warstwa graniczna oddziela te dwie strefy przepływu płynu. Wewnątrz warstwy granicznej przepływ jest przede wszystkim laminarny. W tym regionie zachowanie przepływu są zdominowane przez naprężenia lepkie. Naprężenie lepkie jest wprost proporcjonalne do prędkości przejeżdżającego obiektu; Bardzo lepki płyn, podobnie jak miód, nakłada wiele tarcia na obiekty poruszające się przez niego szybko. Przepływ laminarny charakteryzuje się przepływem płynu w równoległych liniach bez nieregularności.
Poza warstwą graniczną przepływ płynu jest dominująco turbulentny. Turbulentne przepływ, zarówno w cieczy, jak i gazu, wykazuje podobne zachowanie. Chaotyczne zmiany prędkości i kierunku cząstek uniemożliwiają precyzyjne prognozy z obecną wiedzą. Wpływ tarcia w przepływu turbulentnego różni się również od przepływu laminarnego. Tarcie na ogół nie jest już proporcjonalne do prędkości płynu w turbulentnym regionieLudzie.
Powód, dla którego kule golfowe mają w nich wgłębienia związane z warstwą graniczną powietrza. Przy niskich prędkościach, na przykład podczas umieszczania, idealnie sferyczna piłka golfowa nie miałaby większego problemu z tarciem powietrza. Jednak podczas lotu o dużej prędkości sferyczne kulki golfowe miałyby większą warstwę graniczną niż kule wgłębienia-co oznaczało, że płynie więcej powietrza w laminarny sposób. Ten przepływ laminarny faktycznie spowodowałby więcej tarcia powietrznego niż przepływ turbulentny. Wgłębione piłki golfowe latają dalej niż ich kuliste odpowiedniki, ponieważ mają mniejszą warstwę graniczną i nie doświadczają tak dużego tarcia powietrznego.