在物理学中，什么是边界层？
当流体流过固定表面时，就会产生边界层。它通常被定义为速度小于无阻碍流体流动99%的流体区域。换言之，它是一个运动流体的区域，被静止表面减慢超过1%。定义边界层是为了更好地理解流体力学，它将流体划分为两个表现出不同行为的区域。边界层内外的区域也以不同的方式产生摩擦。。
空气动力学研究中的一个早期问题是求解复杂的Navier-Stokes方程，人们认为这些方程控制着流体的流动。在许多情况下，Navier-Stokes方程的解是未知的。然而，人们注意到，流体流动表现出两种一般的行为模式：层流和湍流。层流是平滑且可预测的流动，就像一个球从蜂蜜中掉落一样。湍流是随机而剧烈的，就像从消防水龙带中流出的一样。
边界层将这两个流体流动区分开。在边界层内部，流动主要是层流。在这个区域，流动行为由粘性应力控制。粘性应力与通过物体的速度成正比；高粘性流体，如蜂蜜，对快速通过它的物体施加很大的摩擦力。层流的特点是流体以平行线流动，没有不规则。
在边界层之外，流体流动主要是湍流。湍流，无论是在液体还是气体中，都表现出类似的行为。粒子速度和方向的混沌变化使得目前的知识无法精确预测。湍流中的摩擦效应也不同于层流。在湍流状态下，摩擦力通常不再与流体速度成正比。
高尔夫球有酒窝的原因与空气的边界层有关。在低速情况下，例如在推杆过程中，一个完美的球形高尔夫球不会有太大的空气摩擦问题。然而，在高速飞行过程中，球形高尔夫球的边界层比凹坑球大，这意味着更多的空气以层流方式流动。这种层流实际上会比湍流产生更多的空气摩擦。凹形高尔夫球比球形高尔夫球飞得更远，因为它们的边界层更小，并且不会经历太多的空气摩擦。。
- 发表于 2022-02-10 08:33
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- 分类：科学
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