邊界層

邊界層，又称附面层是一個流體力學名詞，表示流體中緊接著管壁或其他固定表面的部份。邊界層是由黏滯力產生的效應，和雷諾數Re有關。

一般提到的邊界層是指速度的邊界層。在邊界層外，流體的速度接近定值，不隨位置而變化。在邊界層內，在固定表面上流速為0，距固定表面越遠，速度會趨近一定值。


 邊界層厚度 
若流體的速度為，為該點和固定表面的距離，而流體在不受黏滯力影響的速度為自由速度，則可依下式定義邊界層厚度（也稱作速度邊界層厚度），即速度到達99%自由速度的位置：

邊界層厚度越小，邊界層內速度的變化率越大，可以視為速度的擴散率越大。

在不可壓縮流中，位移厚度（displacement thickness）δ*或δ1可以用以下的方式定義：

而在可壓縮流中對應的定義如下（為流體密度）：

位移厚度可視為若流體沒有黏滯力，其速度為自由速度，若其流量（可壓縮流中為質量流量）和原來流場的流量相同，流體可以減少的厚度。位移厚度可以量度在一流場中，因黏滯力而減少的流量。

以類似的方式可以定義動量厚度（momentum thickness）θ或δ2：

動量厚度可視為若流體沒有黏滯力，其速度為自由速度，若其總動量和原來流場的動量相同，流體可以減少的厚度。

 熱傳的邊界層厚度 
在熱傳導中也有熱的邊界層。熱邊界層厚度定義和邊界層厚度類似，是從邊界到溫度為99%原始流體溫度位置的距離。
熱的邊界層厚度越小，表示熱傳的效果越好。

熱傳的邊界層厚度及速度邊界層厚度的關係由普兰特尔数Pr控制。若 Pr=1，兩者厚度相同；若Pr> 1，熱傳邊界層厚度較薄，熱傳的效果較好；若 Pr < 1，熱傳邊界層厚度較厚，熱傳的效果較差（如空氣）。

 參考文獻 
 A.D. Polyanin and V.F. Zaitsev, Handbook of Nonlinear Partial Differential Equations, Chapman & Hall/CRC Press, Boca Raton - London, 2004. ISBN 1-58488-355-3
 A.D. Polyanin, A.M. Kutepov, A.V. Vyazmin, and D.A. Kazenin, Hydrodynamics, Mass and Heat Transfer in Chemical Engineering, Taylor & Francis, London, 2002. ISBN 0-415-27237-8
 Herrmann Schlichting, Klaus Gersten, E. Krause, H. Jr. Oertel, C. Mayes "Boundary-Layer Theory" 8th edition Springer 2004 ISBN 3-540-66270-7
 John D. Anderson, Jr, "Ludwig Prandtl's Boundary Layer", Physics Today, December 2005

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