כל מה שרצית לדעת על שכבת גבול:
שכבת גבול – בפיזיקה ובמכניקת זורמים, שכבת גבול היא שכבת זורם הנמצאת בקרבה למשטח בה צמיגות הזורם משמעותית.
באטמוספירת כדור הארץ, שכבת הגבול האטמוספירית היא שכבת האוויר הקרובה לקרקע המושפעת מחום, לחות או ממומנטום המועבר אל או מהקרקע.
בכנף של כלי טיס שכבת הגבול היא חלק מהזרימה הקרובה לכנף, כאשר כוחות צמיגות מפריעים לזרימה הלא צמיגה.
שכבות גבול יכולות להסתווג לפי מבנן והנסיבות שבגללן הן נוצרו.
שכבת הגזירה הדקה המתפתחת בגופים תונדים היא דוגמה לשכבת גבול סטוקס, ולעומת זאת שכבת גבול בלסיוס מתייחסת לפתרון הדמיות הידוע של זרימה מציפה אחידה הזורמת על פני משטח ישר.
כאשר זורם מסתובב וכוחות הצמיגות מתאזנים על ידי אפקט קוריוליס (ולא על ידי כוחות אינרציה), מתקבלת שכבת גבול אקמן.
בתאוריית מעבר החום, ישנה למשל שכבת גבול תרמית.
למשטח יכולות להיות מספר שכבות גבול במקביל.
האופי הצמיגותי של זרימת אוויר על משטח מקטין את המהירות המקומית ובעצם אחראי ליצור החיכוך בדופן.
שכבת האוויר מעל לשטח של כנף אשר מואטת, ולעתים עד כדי עצירה, היא שכבת גבול.
יש שני סוגי שכבות גבול, למינרית וטורבלנטית.
שכבת גבול למינרית
שכבת הגבול היא בעצם זרימה מאוד חלקה ושכבתית, בזמן שזרימה טורבלנטית מכילה מערבולות.
הזרימה הלמינרית יוצרת פחות גרר עקב חיכוך לעומת הזרימה הטורבלנטית, אך היא פחות יציבה.
בזרימה על גבי משטח כנף שכבת הגבול מתחילה כלמינרית, וככל שמתקדמת לאורך הכנף עוביה הולך וגדל.
שכבת גבול טורבולנטית
במרחק מסוים מתחילת המשטח, הזרימה הלמינרית החלקה מתחילה להתפרק (כוחות הצמיגות לא מתגברים על כוחות האינרציה בזמן הפרעות בזרימה) ולאחר אזור מעבר הופכת לזרימה טורבלנטית.
מבחינת גרר על משטח עדיף כי המעבר הזה יתבצע רחוק משפת המשטח או לחלופין, שהשטח בו הזרימה למינרית יהיה גדול יותר.
לעומת זאת שכבת גבול למינרית נוטה יותר להתנתק באופן פתאומי מאשר זרימה טורבלנטית,דוגמה אינטואיטיבית: לזרימה הלמינרית מומנטום גדול יותר להמשיך בתנועתה לעומת הזרימה הטורבולנטית אשר לוקחת אנרגיה משכבות עליונות ומעבירה לשכבות זרימה תחתונות, ניתן לדמיין זאת כאופנוען המגיע במהירות גדולה לרמפה, מאחר שקיים מומנטום גדול האופנוע יתנתק מהמשטח לעומת המקרה בו לאופנוען קיימת אותה כמות אנרגיה אך זו לא מסודרת ולכן עם הגיעו לרמפה הוא יתרומם מעט ויחזור יותר מהר למשטח מאחר שהמומנטום שלו לא בכיוון אחד.
קיימים חלקי מכונות שבהם גורמים לזרימה טורבולנטית על מנת לדחות את הניתוקים בזרימה.