境界層

境界層とは

粘性流体の流れでは、粘性によって物体表面近傍に速度の遅い層ができます。この流れの層のことを境界層(boundary layer)といいます。

一般に物体表面から主流の99%の速度までの領域を境界層とします。境界層外の部分は粘性の影響が小さく非粘性流体として扱えます。

また境界層によって物体表面付近の流れに速度勾配ができるので、摩擦抵抗が発生します。

非粘性流体の流れでは境界層も形成されず摩擦抵抗も発生しません。

 粘性とは?
 摩擦抵抗とは?

境界層の可視化実験動画

下の動画はアメリカのNCFMF(National Committee for Fluid Mechanics Films)によって作成された平板に生じる境界層を可視化した映像です。

 元動画はこちら(youtube)

白色のインクの帯が左から右に向かって流れていきます。平板にぶつかると、平板の表面だけ粘性によって速度の遅い薄い境界層が形成されていることが分かります。

まとめ

  • 境界層とは、粘性流体における物体近傍の速度の遅い薄い流れの層のこと。
  • 物体表面から主流の99%の速度までの領域を境界層とする。
  • 境界層は速度勾配を持つので摩擦抵抗が発生する。
参考資料
  • Fundamentals of Fluid Mechanics (Fourth Edition)
次の記事

境界層の遷移

2018.03.15

次の記事では、境界層の遷移について解説します。

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ABOUTこの記事をかいた人

1985年9月生まれ。大阪出身。息子と娘の2児の父。
東北大学大学院工学研究科 航空宇宙工学専攻 修士課程修了。
学生時代は数値流体力学を用いた航空機の空力設計の研究に従事。
卒業後は航空機製造メーカーにて旅客機の設計を担当。