ในวิชาฟิสิกส์เลเยอร์ขอบเขตคืออะไร?

ชั้นขอบเขตเกิดขึ้นเมื่อของเหลวไหลผ่านพื้นผิวคงที่โดยทั่วไปแล้วจะถูกกำหนดให้เป็นพื้นที่ของของเหลวที่มีความเร็วน้อยกว่า 99% ของการไหลของของเหลวที่ไม่มีข้อ จำกัดกล่าวอีกนัยหนึ่งมันเป็นโซนของของเหลวที่เคลื่อนที่ซึ่งชะลอตัวลงมากกว่า 1 เปอร์เซ็นต์โดยพื้นผิวที่อยู่กับที่เลเยอร์ขอบเขตได้รับการกำหนดเพื่อให้เข้าใจกลไกของเหลวได้ดีขึ้นโดยการแบ่งการไหลออกเป็นสองภูมิภาคที่แสดงพฤติกรรมที่แตกต่างกันภูมิภาคภายในและภายนอกชั้นขอบเขตยังสร้างแรงเสียดทานในรูปแบบที่แตกต่างกัน

ปัญหาแรก ๆ ในการวิจัยทางอากาศพลศาสตร์คือการแก้สมการ Navier-Stokes ที่ซับซ้อนซึ่งเชื่อว่าจะควบคุมการไหลของของเหลวมีหลายกรณีที่ไม่ทราบวิธีแก้ปัญหาของสมการ Navier-Stokesอย่างไรก็ตามมีการสังเกตเห็นว่าการไหลของของไหลแสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมทั่วไปสองรูปแบบ: ลามินาร์และปั่นป่วนการไหลแบบราบเรียบนั้นราบรื่นและคาดการณ์ได้เช่นลูกบอลตกลงมาผ่านน้ำผึ้งการไหลแบบปั่นป่วนนั้นสุ่มและรุนแรงเช่นเดียวกับที่ออกมาจากท่อดับเพลิง

ชั้นขอบเขตแยกทั้งสองโซนของการไหลของของเหลวภายในเลเยอร์ขอบเขตการไหลจะเป็นส่วนใหญ่ laminarในภูมิภาคนี้พฤติกรรมการไหลจะถูกครอบงำด้วยความเครียดที่มีความหนืดความเครียดที่มีความหนืดนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วของวัตถุที่ผ่านของเหลวที่มีความหนืดสูงเช่นน้ำผึ้งทำให้เกิดแรงเสียดทานต่อวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านมันอย่างรวดเร็วการไหลแบบราบเรียบนั้นมีลักษณะเป็นของเหลวที่ไหลในเส้นคู่ขนานโดยไม่มีความผิดปกติ

นอกชั้นขอบเขตการไหลของของไหลจะปั่นป่วนอย่างโดดเด่นการไหลแบบปั่นป่วนไม่ว่าจะเป็นของเหลวหรือก๊าซแสดงพฤติกรรมที่คล้ายกันการเปลี่ยนแปลงที่วุ่นวายในความเร็วและทิศทางของอนุภาคทำให้การคาดการณ์ที่แม่นยำเป็นไปไม่ได้ด้วยความรู้ในปัจจุบันผลของแรงเสียดทานในการไหลแบบปั่นป่วนก็แตกต่างจากการไหลแบบราบเรียบโดยทั่วไปแล้วแรงเสียดทานจะไม่เป็นสัดส่วนกับความเร็วของของเหลวในระบบการปกครองที่ปั่นป่วนอีกต่อไป

เหตุผลที่ลูกกอล์ฟมีลักยิ้มอยู่ในนั้นเกี่ยวข้องกับชั้นเขตแดนของอากาศที่ความเร็วต่ำเช่นในระหว่างการวางลูกกอล์ฟทรงกลมที่สมบูรณ์แบบจะไม่มีปัญหากับแรงเสียดทานทางอากาศมากนักอย่างไรก็ตามในระหว่างเที่ยวบินความเร็วสูงลูกกอล์ฟทรงกลมจะมีชั้นขอบเขตที่ใหญ่กว่าลูกบอลที่มีรอยบุ๋ม mdash; ซึ่งจะหมายถึงอากาศที่ไหลออกมาในแบบราบเรียบการไหลแบบราบเรียบนี้จะทำให้เกิดแรงเสียดทานของอากาศมากกว่าการไหลแบบปั่นป่วนลูกกอล์ฟที่มีรอยบุ๋มบินไปไกลกว่าคู่ทรงกลมของพวกเขาเพราะพวกเขามีเลเยอร์ขอบเขตที่เล็กกว่าและไม่ได้สัมผัสกับแรงเสียดทานอากาศมากนัก