A fizikában mi a határréteg?

Egy határréteg akkor fordul elő, amikor egy folyadék egy rögzített felületen átfolyik.Általában olyan folyadék régiója, amelynek sebessége kevesebb, mint az akadálytalan folyadékáram 99% -a.Más szavakkal, a mozgó folyadék zónája, amelyet egy helyhez kötött felület több mint 1 százalékkal lelassít.A határréteget úgy határozták meg, hogy jobban megértse a folyadékmechanikát azáltal, hogy az áramlást két olyan régióra osztja, amelyek eltérő viselkedést mutatnak.A határrétegen belül és kívül kívüli régiók szintén súrlódást generálnak.

Az aerodinamikai kutatás korai problémája az összetett Navier-Stokes egyenletek megoldása volt, amelyekről úgy gondolják, hogy szabályozzák a folyadék áramlását.Sok esetben a Navier-Stokes egyenletekre vonatkozó megoldások nem ismertek.Megfigyelték azonban, hogy a folyadékáram két általános viselkedési módot mutatott: lamináris és turbulens.A lamináris áramlás sima és kiszámítható áramlás, mint például a mézen eső golyó.A turbulens áramlás véletlenszerű és erőszakos, mint például a tűzoltó tömlőből.

A határréteg elválasztja a folyadékáramlás e két zónáját.A határréteg belsejében az áramlás elsősorban lamináris.Ebben a régióban az áramlási viselkedést a viszkózus stressz dominálja.A viszkózus stressz közvetlenül arányos az áthaladó tárgy sebességével;Egy nagyon viszkózus folyadék, mint a méz, sok súrlódást okoz a gyorsan mozgó tárgyakra.A lamináris áramlást olyan folyadék jellemzi, amely párhuzamos vonalakban folyik szabálytalanságok nélkül.

A határrétegen kívül a folyadékáram dominánsan turbulens.A turbulens áramlás, akár folyékony, akár gázban, hasonló viselkedést mutat.A részecskék sebességének és irányának kaotikus variációi lehetetlenné teszik a pontos előrejelzéseket a jelenlegi ismeretekkel.A súrlódás hatása a turbulens áramlásban szintén különbözik a lamináris áramlástól.A súrlódás általában már nem arányos a folyadék sebességével a turbulens kezelésben.

A golflabdák golyóinak oka az, hogy a levegő határrétegéhez kapcsolódnak.Alacsony sebességeknél, mint például a helyezés során, a tökéletesen gömb alakú golflabdának nem lenne sok problémája a levegő súrlódásának.A nagy sebességű repülés során azonban a gömb alakú golfgolyók nagyobb határréteggel rendelkeznek, mint a tompított golyók és mdash; ami azt jelentené, hogy több levegő áramlik lamináris módon.Ez a lamináris áramlás valójában több légsebesítést okozna, mint egy turbulens áramlás.A tompított golflabdák tovább repülnek, mint a gömbös társaik, mert kisebb határrétegük van, és nem tapasztalnak annyi lég súrlódást.