boundary layer是什麼意思，boundary layer的意思翻譯、用法、同義詞、例句

常用詞典

[流][數] 邊界層

例句

The evolution of vortexes in the boundary layer are numerically simulated.

本文數值模拟了多渦結構在邊界層中的非線性演化過程。

However, when the airflow is turbulent, the boundary layer sticks to the ball for longer.

然而，當氣流為湍流時，邊界層維持時間較長。

The scheme can satisfy new air quality model's need for boundary layer parameterization.

該方案可以滿足新一代空氣質量模式對邊界層參數化的需求。

Atmospheric boundary layer, that is, the atmosphere near the bottom of some of the ground.

大氣邊界層，便大氣層靠遠地裡的底層部門。

Provide the experimental research scheme to measure and diagnose boundary layer of airfoil.

根據附面層流動特性，提出了附面層綜合測量和診斷實驗研究方案。

專業解析

邊界層（Boundary Layer）是流體力學中的一個核心概念，指流體（如氣體或液體）流經固體表面時，緊貼物面的一層薄流體區域。在此區域内，流體的速度從物面處的零值（無滑移條件）迅速變化到接近外部自由流的速度值。這一概念由德國物理學家路德維希·普朗特（Ludwig Prandtl）于1904年首次系統提出，解決了當時流體力學中理想流體理論與實際流體行為之間的矛盾，對現代空氣動力學、傳熱學和工程應用産生了深遠影響。

一、核心特征

速度梯度顯著
邊界層内存在明顯的速度梯度，垂直于物面方向的速度變化劇烈。這是由于流體粘性作用在物面附近占主導地位，導緻動量傳遞受阻。離物面越遠，粘性影響越小，速度逐漸接近自由流速度。
厚度定義
邊界層厚度（δ）通常定義為從物面到速度達到自由流速度99%處的垂直距離。其厚度隨流動方向增加，例如平闆邊界層厚度近似滿足公式：

$$ delta approx frac{5x}{sqrt{Re_x}} $$

其中 ( Re_x = frac{rho U_infty x}{mu} ) 為基于位置 ( x ) 的雷諾數（( rho ) 為密度，( U_infty ) 為自由流速度，( mu ) 為動力粘度）。
層流與湍流狀态
- 層流邊界層：流體分層有序流動，粘性力主導，厚度增長較慢。
- 湍流邊界層：流體存在隨機脈動，動量交換增強，厚度增長更快且壁面摩擦阻力更大。轉捩（從層流到湍流）取決于雷諾數、表面粗糙度等因素。

二、物理機制與影響

粘性作用集中：邊界層将流體的粘性效應局限在物面附近薄層内，外部流動可近似為無粘流動，簡化了複雜流動問題的分析（普朗特邊界層理論）。
流動分離：逆壓梯度（壓力沿流動方向增加）可能導緻邊界層脫離物面，形成旋渦和尾流，顯著增加阻力（如汽車後部的分離區）。
傳熱與傳質：溫度或濃度梯度在邊界層内同樣顯著，影響熱傳導（如散熱器設計）和物質擴散（如化學工程中的反應器設計）。

三、工程應用實例

航空航天：機翼邊界層控制（如翼型設計、渦流發生器）可延遲分離、提高升力；湍流邊界層管理可降低飛行阻力。
渦輪機械：葉輪機械葉片表面的邊界層影響氣動效率與能量損失，需優化葉片型面以減少分離。
建築風工程：高層建築周圍邊界層風場特性決定風荷載分布，影響結構安全設計。
環境流體力學：地表大氣邊界層研究對污染物擴散、氣象預報至關重要。

權威參考來源：

普朗特原始論文（奠定理論基礎）：
Prandtl, L. (1904). Über Flüssigkeitsbewegung bei sehr kleiner Reibung. Verhandlungen des III. Internationalen Mathematiker-Kongresses, Heidelberg.

經典教材（系統闡述）：
Schlichting, H., & Gersten, K. (2017). Boundary-Layer Theory (9th ed.). Springer.

工程應用指南：
White, F. M. (2006). Viscous Fluid Flow (3rd ed.). McGraw-Hill.

美國宇航局（NASA）技術報告（空氣動力學應用）：
"Boundary Layer Analysis and Transition Prediction", NASA Langley Research Center.

網絡擴展資料

邊界層（boundary layer）是流體力學中的重要概念，具體解釋如下：

1.基本定義

邊界層指高雷諾數流體繞物體流動時，緊貼物體表面的一層薄流動區域。在此區域内，流體的粘性力不可忽略，而外部主流區域可近似為無粘流動。其核心特點是流體速度從物體表面的零值（無滑移條件）逐漸增加到與外部主流速度一緻。

2.提出背景

該理論由德國物理學家路德維希·普朗特（Ludwig Prandtl）于1904年提出，解決了高雷諾數下粘性流體運動的簡化計算問題，成為現代流體力學的基石之一。

3.物理特性

厚度特征：邊界層厚度隨流動方向逐漸增厚，具體取決于雷諾數（$Re = frac{rho u L}{mu}$）。
流動狀态：可分為層流邊界層和湍流邊界層，後者因流動不穩定産生渦旋，導緻傳熱和阻力顯著增加。

4.實際應用

航空航天：飛機機翼表面的附面層影響升力和阻力，需通過設計（如翼型優化）控制邊界層分離。
工程領域：管道流動、渦輪機械等涉及流體粘性效應的場景均需考慮邊界層影響。

5.相關現象

邊界層分離（boundary layer separation）是常見現象，指流體在逆壓梯度下脫離物體表面，形成渦流并增加阻力。例如，汽車尾部氣流分離會導緻壓差阻力增大。

如需進一步了解數學理論或工程案例，可參考專著《Singular Perturbations and Boundary Layers》。

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