速度邊界層是指當具有粘性且能潤濕壁面的流體，經過壁面時由於粘滯力的作用，壁面附近的流體流速下降，直接貼附於壁面的流體靜止不動的一個薄層。
速度邊界層厚度指從邊界層壁面開始，到沿著壁面切向的流動速度達到自由來流速度的99%的位置的垂直於壁面的高度，邊界層的動量厚度和邊界層的位移厚度，則是對邊界層從另外兩個角度進行描述，主要說明了由於粘性的作用，邊界層動量的損失情況和質量的損失情況。
基本介紹
- 中文名：速度邊界層厚度
- 外文名：Velocity boundary layer thickness
- 領域：黏性流體流動
- 單位：毫米（mm）
簡介,相關研究,管流速度邊界層解析,平板層流速度邊界層動態問題分析,
簡介
粘性流體力學中，速度邊界層是邊界層理論的一個分支，速度邊界層是非常重要的概念，邊界層理論還包含了溫度邊界層和濃度邊界層。速度邊界層非常薄，相對於物體特徵尺寸非常小，卻又是解決很多問題的關鍵。
由物面向外，流體速度迅速增大至當地自由流速度，因而邊界層內速度的法向垂直表面的方向梯度很大，即使流體粘度不大，如空氣、水等，粘性力相對於慣性力仍然很大，起著顯著作用，因而屬粘性流動。而在邊界層外，速度梯度很小，粘性力可以忽略，流動可視為無粘或理想流動。在高雷諾數下，邊界層很薄，其厚度遠小於沿流動方向的長度，根據尺度和速度變化率的量級比較，可將納維-斯托克斯方程簡化為邊界層方程。求解高雷諾數繞流問題時，可把流動分為邊界層內的粘性流動和邊界層外的理想流動兩部分，分別疊代求解。邊界層有層流、湍流、混合流 ，低速（不可壓縮）、高速（可壓縮）以及二維、三維之分。
相關研究
管流速度邊界層解析
自1904年普朗特提出邊界層理論以來，特別是馮·卡門於1921年用動量積分方法推出的平壁面速度邊界層問題的積分關係式，使現代流體力學顯得日益重要，其工程套用也越來越廣泛。在傳熱、傳質、石油、化工等眾多工程領域得到廣泛的套用。在石油工程方面，利用熱邊界層減阻是高粘液體管道輸送的一個重要課題。
對於恆定管流，熱邊界層同速度邊界層有著顯著的差異。通過實驗發現，速度邊界層發展起始段很短，而熱邊界層發展段（入口段）的長度要大得多。因此，在考慮熱邊界層時，可近似認為速度邊界層已充分發展達到穩定，這樣在研究數學模型時，就只需要考慮能量方程即可，從而為管道熱邊界層理論的研究帶來了方便。
平板層流速度邊界層動態問題分析
有學者從邊界層動態微分方程出發，按照速度邊界層有關理論，推導出了邊界層動態積分方程。在對邊界層速度合理假設的基礎上，求解了動態積分方程，給出了依時間和空間變化的邊界層厚度回響函式。之後通過對在一定雷諾數時，平板速度邊界層的成長分析後有以下結論：
（1）平板上各處邊界層趨於穩態的時間不一樣，前端穩定的時間小於後端的穩定時間。
（2）處於非穩定狀態各點邊界層厚度是一樣的，即非穩定邊界層厚度與主流速度無關。
（3）速度一方面影響穩定邊界層厚度，另一方面也影響各點的穩定時間。
（4）板上各處邊界層成長方式一致，不一樣只是成長時間。
