上述研究的不可压缩流体绕零攻角平板流动的边界层问题，沿流动方向边界层中没有压强梯度，边界层外边界上速度相同。但在工程实际中，对流体机械和翼型、翼栅的绕流，以及管道内外的热交换时绕圆柱体管道的流动等，物体的壁面部是曲面。绕流时，边界层外边界上沿流动方向速度不断变化，边界层内的压强也将随之发生相应的改变。因此，曲面边界层又称为沿流动方向存在压力梯度的边界层。这种情况下，会产生边界层的分离现象。以下以图10．10所示的流过圆柱体的情况阐述边界层产生分离的机理。

图10．10　曲面边界层分离

若为理想流体，A、B为驻点，在E点有

uE＝umax＝2u∞，pE ＝pmin

因为理想流体只有能量转变，无能量损失，故在段，，压能全部转变为动能，顺压梯度使质点加速；在段，，相反，动能转变为压能，但质点的动能刚好能克服逆压强梯度而达到B点，流体不会脱体。

对于实际流体，当流体以很小的雷诺数绕流时，与理想流体绕流几乎相同。流体在前驻点速度为零，然后沿圆柱对称向两侧绕流，在柱体前半部分是增速减压流动；在后半部分是减速增压流动，至后驻点汇合，速度又变为零。在流动中，由于流体的惯性力极小，整个流场都是层流，不产生分离现象，因此没有压差阻力，只存在不大的摩擦阻力。

当雷诺数增大后，物体表面的边界层变厚，但在固体壁面上，由无滑动条件ux＝uy＝0，边界层方程可变为

式（10．66）表明，靠边界处流体的速度分布曲线的曲率取决于压强梯度，符号随压强梯度的符号而改变。分成三种情况来讨论：

（1）AE段(www.daowen.com)

开始边界层很薄，与理想流动情况相差不大，随着边界层的逐渐增厚，压强降低，＜0，流速增大，。由式（10．66）知，此时，。而在边界层外缘，ux＝ue，整个边界层内，。可见，在这一段中，速度分布单调增加，称这段为减压（顺压）增速区。速度曲线沿x方向凸出，无拐点，不脱离。由于黏滞性影响，ue＜2u∞。

（2）ES段

在这一区域中，沿流动方向过流断面不断扩大，边界层外边界上压强增加，速度逐渐减小，即。由于增压减速，流动过程中质点要克服边界的阻力而消耗动能，以致不足以克服逆压影响，曲线沿x方向凹进，。而在边界外缘，ux＝ue，在边界较远的某一点开始的一段距离，必有＜0。这样，速度分布曲线上就出现了＝0的拐点F，说明沿流动方向上逆压强梯度有阻止流动的作用，同时黏滞力的阻滞作用又不断消耗动能。沿x方向，逐渐减小，当达到某一S点时，质点动能耗尽，流速降为零，即us＝0，此时，，说明切于边界的速度分布曲线变为垂直于边界表面。此时，造成流体微团停滞不前，并在S点处堆积，边界层厚度迅速增大，S点就称为边界层分离点。也说明边界层分离是边界弯曲时，边界层内的逆压强梯度而引起的。

（3）SB段

在S点，us＝0，结果在某一SM线上，一系列质点的切向速度变为零，而在MSB区域内，由于逆压强梯度仍然存在，所以。由于主流的减速，所以边界层内的流体已不能从势流区获得能量补充。相反，在逆压作用下，壁面附近产生逆向回流，这股逆流徘徊于边界层与面壁之间，并排挤外流，迫使边界层脱体向外流移动。主逆流之间形成间断面（SM线），断面破裂后，形成一个个旋涡顺流而下，在物体后面形成尾流区，并伴随有巨大的能量损失，转化为物体的阻力（主要是压差阻力）。

通过以上分析，得到以下结论：

①边界层的存在是尾流形成的先决条件，而尾流是边界层脱体的必然结果。

②在顺压区和逆压区中间必然存在有压强最低的点，此时，

③边界层脱体的条件：脱体发生在逆压强减速区之后的区域，而在顺压区及零压区不会产生边界层脱体现象。

在工程上，为推后或避免边界层分离而引起绕流压差阻力，常将物体做成具有圆头和细长尾部的流线型。此外，紊流边界层比层流边界层不易分离，因为湍流的混合作用，将会延缓流体的滞止作用。最后，需要指出的是：在分离区，边界层方程式已不适用。因为在分离区边界层厚度变厚，δ／l不能认为是小量，所以破坏了边界层方程简化的前提条件。此时，边界层中的压力也不能再由主流中的压力来计算，而需要由实验来确定。