流体边界层是真实存在的？

简单来说，边界层是针对某种流动现象的定义。当气流流过一个物体时，由于粘性的存在，该物体表面的气体分子会被壁面粘住，速度降为0。而非常靠近表面的气体分子会与这些速度为0或其他被减慢的气体分子碰撞，导致速度减慢。距离表面越远的地方，这种碰撞的概率和效果就越低，气体分子的速度就越接近于来流速度。这样，在该物体表面以上就会形成一个速度由0逐渐增加至来流速度的流动区域，在流体力学中这个区域就被称为边界层。边界层内的流动对于理解许多流体力学问题，譬如失速，摩擦阻力等非常重要，所以一直是研究热点。概念都是人定的，我圈一块地，命个名“A”，你问我“A”到底存在不存在，我的回答当然是存在了，他不存在我能给他命名吗然后，就发现问题了，因为几何中点、线的概念也被命名了，但他们只存在于人脑中，在现实世界中是没有实体的。可以说他们不存在。而再仔细想想，几何中的点、线概念，在现实世界中总能得到应用。点、线的概念其实就是我们对世界的一种描述，一种抽象，它们本质是来源于客观世界的，是把客观事物的不能表达几何性质的属性都删除了的一种抽象概念。我觉得边界层也是这样的概念吧，边界层的诞生并不是源于对客观世界作质朴描述的需求(比如“我的自行车”，只是要描述已经存在着的那辆自行车)，而是为了简化流体力学的计算，它本身就是在研究数学模型时，引入的数学假设，它从客观世界抽象而来，但它并不实实在在的存在于客观世界。更进一步，我们在实验图片里可以看到“边界层”的图像，我想图中的“边界层”和数学模型中的边界层还是不一样的，就像一个直的木棍和一条线段是不一样的，在研究几何关系时线段可以代替木棍，在流体力学模型中，数学假设的边界层代替图片中“边界层”的实物。“边界层”最好能换个像木棍那样的名字来表述就好了。

边界层流动从物体表面脱离的现象。 二维 边界层分离有两种情况，发生在光滑物面上，发生在物面有尖角或其他外形中断或不连续处。光滑物面上发生分离的原因在于，边界层内的流体因克服粘性 阻力而不断损失动量，当遇到下游压力变大（即存在 逆压梯度）时，更需要将 动能转变为压力能，以便克服前方压力而运动，这种情况越接近物面越严重。因此边界层内 法向 速度梯度越接近物面下降越甚，当物面法向速度梯度在某位置上小到零时，表示一部分流体速度已为零，成为“ 死水”，边界层流动无法沿物面发展，只能从物面脱离，该位置称为分离点。分离后的边界层在下游形成较大的旋涡区；但也可能在下游某处又回附到物面上，形成局部回流区或气泡。尖点处发生边界层分离的原因在于附近的外流流速很大， 压强很小，因而向下游必有很大的逆压梯度，在其作用下，边界层即从尖点处发生分离。三维边界层的分离比较复杂，是正在深入研究的课题。边界层分离导致绕流物体 压差阻力增大、飞机机翼升力减小、 流体机械效率降低、螺旋桨性能下降等，一般希望避免或尽量推迟分离的发生；但有时也可利用分离，如小 展弦比尖前缘机翼的前缘分离涡可导致很强的涡升力。

边界层（boundary layer）是高 雷诺数绕流中紧贴物面的 粘性力不可忽略的流动薄层，又称流动边界层、附 面层。这个概念由近代 流体力学的奠基人，德国人Ludwig Prandtl于（普朗特）1904年首先提出。从那时起，边界层研究就成为 流体力学中的一个重要课题和领域。在边界层内，紧贴物面的 流体由于 分子 引力的作用 ，完全粘附于物面上 ，与物体的 相对速度为零。由物面向外，流体速度迅速增大至当地 自由流速度，即对应于理想绕流的速度，一般与来流 速度同量级。因而速度的 法向垂直表面的方向梯度很大，即使流体 粘度不大，如空气、水等，粘性力相对于 惯性力仍然很大，起着显著作用，因而属 粘性流动。而在边界层外， 速度梯度很小，粘性力可以忽略，流动可视为无粘或 理想流动。在高雷诺数下，边界层很薄，其厚度远小于沿流动方向的长度，根据尺度和 速度变化率的量级比较，可将 纳维-斯托克斯方程简化为边界层方程。求解高雷诺数绕流问题时，可把流动分为边界层内的粘性流动和边界层外的理想流动两部分，分别 迭代求解。边界层有 层流、 湍流、 混合流 ，低速（不可压缩）、高速（可压缩）以及 二维、三维之分。由于粘性与 热传导紧密相关，高速流动中除速度边界层外，还有 温度边界层。