ในวิชาฟิสิกส์ชั้น Boundary คืออะไร?

ชั้นเขตแดนเกิดขึ้นเมื่อของเหลวไหลผ่านพื้นผิวคงที่ โดยทั่วไปแล้วจะถูกกำหนดให้เป็นภูมิภาคของของเหลวที่มีความเร็วน้อยกว่า 99% ของการไหลของของเหลวที่ไม่มีข้อ จำกัด กล่าวอีกนัยหนึ่งมันเป็นเขตของของเหลวที่เคลื่อนที่ซึ่งชะลอตัวลงมากกว่า 1 เปอร์เซ็นต์โดยพื้นผิวที่อยู่นิ่ง เลเยอร์ขอบเขตถูกกำหนดเพื่อให้เข้าใจกลไกของของไหลได้ดีขึ้นโดยแบ่งการไหลออกเป็นสองส่วนที่แสดงพฤติกรรมที่แตกต่างกัน ภูมิภาคภายในและภายนอกของเลเยอร์ขอบเขตยังสร้างแรงเสียดทานในรูปแบบที่แตกต่างกัน

ปัญหาแรกในการวิจัยอากาศพลศาสตร์คือการแก้สมการเนเวียร์สโตกส์ที่ซับซ้อนซึ่งเชื่อกันว่าควบคุมการไหลของของเหลว มีหลายกรณีที่ไม่สามารถหาคำตอบของสมการเนเวียร์ - สโตคได้ อย่างไรก็ตามพบว่าการไหลของของไหลนั้นมีพฤติกรรมทั่วไปสองแบบคือแบบราบเรียบและแบบปั่นป่วน การไหลแบบราบเรียบนั้นราบรื่นและคาดการณ์ได้อย่างไหลลื่นเหมือนกับที่ลูกตกผ่านน้ำผึ้ง การไหลแบบปั่นป่วนเป็นแบบสุ่มและรุนแรงเช่นนั้นออกมาจากท่อดับเพลิง

ชั้นเขตแดนจะแยกการไหลของของเหลวทั้งสองโซน ภายในเลเยอร์ขอบเขตการไหลเป็นส่วนใหญ่ราบเรียบ ในภูมิภาคนี้พฤติกรรมการไหลถูกครอบงำโดยความเครียดที่มีความหนืด ความหนืดความเครียดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็วของวัตถุผ่าน; ของเหลวที่มีความหนืดสูงเช่นน้ำผึ้งมีการเสียดสีกับวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านไปอย่างรวดเร็ว การไหลแบบลามินาร์มีลักษณะเป็นของเหลวที่ไหลเป็นเส้นขนานโดยไม่มีสิ่งผิดปกติ

ด้านนอกของชั้นเขตแดนการไหลของของไหลนั้นเชี่ยวอย่างเด่นชัด การไหลแบบปั่นป่วนไม่ว่าจะในของเหลวหรือก๊าซแสดงพฤติกรรมที่คล้ายกัน ความแปรปรวนของความเร็วและทิศทางของอนุภาคทำให้เกิดการทำนายที่แม่นยำเป็นไปไม่ได้เมื่อมีความรู้ในปัจจุบัน ผลกระทบของแรงเสียดทานในการไหลแบบปั่นป่วนก็แตกต่างจากการไหลแบบราบเรียบ โดยทั่วไปแรงเสียดทานจะไม่แปรผันตามความเร็วของของเหลวในระบบการปั่นป่วนอีกต่อไป

เหตุผลที่ลูกกอล์ฟมีรอยบุ๋มอยู่นั้นสัมพันธ์กับชั้นอากาศ ที่ความเร็วต่ำเช่นในระหว่างการวางลูกกอล์ฟทรงกลมอย่างสมบูรณ์แบบจะไม่เกิดปัญหากับแรงเสียดทานอากาศมากนัก ในระหว่างการบินด้วยความเร็วสูงลูกกอล์ฟทรงกลมจะมีชั้นที่ใหญ่กว่าลูกบอลที่มีรอยบุ๋มซึ่งหมายความว่ามีอากาศไหลผ่านในชั้นราบมากกว่า การไหลแบบราบเรียบนี้จะทำให้เกิดแรงเสียดทานอากาศมากกว่าการไหลแบบปั่นป่วน ลูกกอล์ฟที่มีขนาดเล็กกว่าจะบินได้ไกลกว่าลูกทรงกลมเนื่องจากมีชั้นที่เล็กกว่าและไม่มีแรงเสียดทานในอากาศมากนัก