对于大雷诺数流体的流动，虽然惯性力远远大于黏性力的影响，但实验发现，在边界上的流体质点必然黏附在固体边界上，流速为零，称为无滑动条件。而在流动区流速较大，因而在靠近壁面附近的一个薄层内，存在很大的速度梯度，即黏性很小的流体，其黏性力也很大，黏性的影响不能忽略；而在这一薄层之外的主流区，速度梯度较小，即使黏性很大的流体，其黏滞力也很小，黏性力的影响可以忽略。

将靠近壁面附近受到黏性影响的这一薄层称为边界层（或附面层），如图10．5所示。

图10．5　边界层

对于大雷诺数流动的流场可以分成不同的两个区域：

①在物体附近边界层的流动区域，必须考虑黏性影响，黏性力与惯性力有同阶大小，并且是有旋流动。

②边界层以外的外部流动区域，黏性影响可以忽略，可视为理想流体，且是有势流动。

上述结论是边界层假设的基本出发点，并且也完全为实验所证实。

整个流场由两个区域组成，这两个区域的分界线，称为边界层的外边界线。由于边界层内流动与外部流动之间是逐渐过渡的而不是截然分开的，所以边界层外边界线是不确定的，随着实际要求的准确度而有所不同。为了唯一地确定边界的外边界线（即边界层厚度），需要人为地加以规定。

边界层厚度是将边界层各个横断面上的速度为主流速度U的99%的点的连线定义为边界层的外边界线。从外边界线到物面的垂直距离定义为边界层厚度，用δ（x）表示，如图10．5所示。

现在估算边界层的厚度，为了简单起见，以二维绕平板流动上的层流边界层为例，设平板长度为L，来流速度为U，且与Ox轴方向一致。在边界层内，单位质量的惯性力的数量级为单位质量的黏性力的数量级为。由于惯性力与黏性力具有相同的数量级，因而有：

因此，可得

式中

由此可见，边界层厚度δ与雷诺数Re的平方根成反比，雷诺数越大，边界层厚度越薄。一般边界层厚度δ远比物体特征尺寸L要小，为了确定前端点x处的边界层厚度，用x代替L，即得(www.daowen.com)

由上式可见，边界层厚度沿着流向是增加的，且与成正比。

应当注意的是：边界层的外边界线不是流线。实际上，流线多与外边界线相交，穿过它进入边界层内。

边界层内流动可能是层流也可能是紊流，或者层流与紊流同时存在。在边界层内，全部是层流的，称为层流边界层；在边界层内，全部是紊流的，称为紊流边界层。实际上，在平板的前缘部分总是存在一段层流，而在过渡点之后才变成紊流，因此，层流与紊流同时存在的边界也称为混合边界层。

由层流转变为紊流，有一个过渡区，但过渡区很窄，将它简化为一个过渡点c，也称为转折点，如图10．6所示。从层流转变成紊流时的雷诺数，称为临界雷诺数，表示为

xc表示过渡点到平板前端（前驻点）的距离，对于平板绕流，Rec为3×105～3×106，临界雷诺数Rec与流速的紊流度（干扰脉动程度）有关，如果流速的紊流度小，过渡发生在较高的雷诺数；反之，发生在较低的雷诺数。

图10．6　边界层分区

综上所述，边界层具有以下特点：

①与绕流物体的长度比较，边界层的厚度很小。厚度δ从前驻点起始流动方向逐渐增厚，δ随Re数增加而减小。

②边界层内沿厚度方向有急剧的速度变化（速度梯度大），边界层外为势流区。

③边界层内黏性力和惯性力具有相同的数量级。

④边界层可全部是层流，或全部是紊流；或一部分是层流，另一部分是紊流。

⑤边界层沿曲面边界流动时，将出现分离和尾涡。