Boundary layer لایه مرزی

هنگامی که جریانی به صورت خارجی روی یک جسم حرکت می‌کند، پدیده‌های بسیاری از دیدگاه مکانیک سیالات اتفاق می‌افتد. واضح است که مشخصه‌های جریان به شکل سطح وابسته هستند. از طرفی اگر شکل جسم را ثابت فرض کنیم، جریان عبوری روی آن به مشخصه‌های خود سیال هم‌چون سرعت، جهت حرکت، چگالی، لزجت و … نیز وابسته خواهد بود.

با انجام آنالیز ابعادی متوجه می‌شویم که مشخصه‌های جریان خارجی به اعدادی بی‌بعد وابسته هستند. در حالت کلی برای عبور یک جریان رو سطح جسم، مهم‌ترین عدد بی‌بعد، «رینولدز» (Reynolds) استبرای بسیاری از جریان‌ها که دارای رینولدز بالایی هستند، دامنه جریان را می‌توان به دو بخش تقسیم‌ کرد:

لایه‌مرزی لزج که در نزدیکی سطح جامد تشکیل می‌شود.
ناحیه غیرلزج که در بیرون از لایه‌مرزی استاین مفهوم ارتباط قابل اتکایی را میان جریان ایده‌آل و جریان واقعی ایجاد می‌کند. سیالات، دارای خاصیتی به نام ویسکوزیته هستند. اثرات اصطکاکی فقط در ناحیه‌ای نزدیک به مرز جسم جامد وجود دارند؛ این ناحیه همان لایه‌مرزی است.به ناحیه‌ای که در آن سرعت سیال تحت تاثیر نیرو‌های برشی قرار گرفته، «لایه‌مرزی» (Boundary Layer) گفته می‌شود. در این ناحیه سرعت سیال متغیر است. هنگامی که جریانی رو سطح به حرکت در می‌آید، در ابتدا لایه‌مرزی به صورت «لایه‌ای» (Laminar) است. هم‌چنین پس از آنکه که جریان بخشی از مرز جامد را طی می‌کند، ضخامت لایه‌مرزی رشد کرده و حرکت سیال ناپایدارتر می‌شود. در این حالت جریان شروع به توربولانس شدن می‌کند. گفتنی است که در ناحیه توربولانس، ذرات سیال به صورت تصادفی حرکت می‌کنند.