In fisica, cos'è uno strato limite?

Uno strato limite si verifica quando un fluido scorre oltre una superficie fissa.È in genere definito come la regione del fluido la cui velocità è inferiore al 99% del flusso di fluido non impegnato.In altre parole, è la zona di un fluido in movimento che viene rallentato più dell'1 percento da una superficie stazionaria.Lo strato limite è stato definito per comprendere meglio la meccanica dei fluidi dividendo il flusso in due regioni che mostrano comportamenti diversi.Le regioni all'interno e all'esterno dello strato limite generano anche attrito in diversi modi.

Un primo problema nella ricerca aerodinamica è stato risolvere le complesse equazioni di Navier-Stokes, che si ritiene governano il flusso di fluido.Ci sono molti casi in cui le soluzioni alle equazioni di Navier-Stokes non sono note.È stato notato, tuttavia, che il flusso fluido presentava due modi di comportamento generali: laminare e turbolento.Il flusso laminare è liscio e prevedibile, come quello di una palla che cade attraverso il miele.Il flusso turbolento è casuale e violento, come quello che esce da un tubo antincendio.

Lo strato limite separa queste due zone di flusso di fluido.All'interno dello strato limite, il flusso è principalmente laminare.In questa regione, il comportamento del flusso è dominato da sollecitazioni viscose.Lo stress viscoso è direttamente proporzionale alla velocità di un oggetto di passaggio;Un fluido altamente viscoso, come il miele, impone molto attrito sugli oggetti che si muovono rapidamente attraverso di esso.Il flusso laminare è caratterizzato da fluido che scorre in linee parallele senza irregolarità.

al di fuori dello strato limite, il flusso di fluido è dominalmente turbolento.Il flusso turbolento, in un liquido o di gas, mostra un comportamento simile.Le variazioni caotiche di velocità e direzione delle particelle rendono impossibili previsioni precise con le conoscenze attuali.L'effetto dell'attrito nel flusso turbolento è anche diverso dal flusso laminare.L'attrito non è generalmente più proporzionale alla velocità fluida nel regime turbolento.

Il motivo per cui le palline da golf hanno le fossette in esse è correlata allo strato limite di aria.A basse velocità, come durante il put, una pallina da golf perfettamente sferica non avrebbe molto problema con l'attrito d'aria.Durante il volo ad alta velocità, tuttavia, le palline da golf sferiche avrebbero uno strato di confine più grande rispetto alle palle increspate mdash; il che significherebbe che più aria scorre nel modo laminario.Questo flusso laminare causerebbe effettivamente più attrito d'aria di un flusso turbolento.Le palline da golf increspate volano oltre le loro controparti sferiche perché hanno uno strato limite più piccolo e non sperimentano la stessa attrito d'aria.