邊界層分離效應是邊界層脫離物面並在物面附近出現回流的現象。當邊界層外流壓力沿流動方向增加得足夠快時,與流動方向相反的壓差作用力和壁面粘性阻力使邊界層內流體的動量減少,從而在物面某處開始產生分離,形成回流區或漩渦,導致很大的能量耗散。繞流過圓柱、圓球等鈍頭物體後的流動,角度大的錐形擴散管內的流動是這種分離的典型例子。
當流速u均勻的流體繞固體表面流動時,與壁面直接接觸的流體質點受到阻滯,速度降為零。由於有內摩擦作用,相鄰流體層的速度減慢,這種影響,由壁面逐層達到流體內部,並沿流動方向不斷發展,形成了邊界層。通常將速度ux為99%外流速度(即流速u)的流體層,定為邊界層的外邊界,外邊界至壁面的距離,即為邊界層的厚度δ。