grensesjikt

Grensesjiktet er den tynne delen av en væske eller gass som ligger nær en fast grenseflate, der viskositet og turbulens påvirker strømningen betydelig. Her går hastigheten fra null ved grenseflaten (no-slip) til det ytre strømfeltet. Begrepet ble introdusert av fysikeren Ludwig Prandtl i 1904 og ligger til grunn for analysen av flyt nær overflater.

Grensesjiktet kan være laminar eller turbulent. I praksis er det ofte turbulent ved høye Reynolds-tall eller ru overflater. Strukturen består vanligvis av et viskøst underlag kalt viskøs sublag, et bufférlag og et område der hastighetsprofilen endres gradvis eller følger en logaritmisk fordeling. Adverse trykkgradienter kan føre til separasjon, der flyten løsner fra overflaten og danner et separasjonsområde.

Prandtl-grensesjiktet er en forenkling av Navier-Stokes-ligningene som gjelder et tynt lag. Ved høyt Reynolds-tall antas flyten utenfor grensesjiktet inviskid, mens viskøs effekt antas betydningsfullt bare i selve laget. Løsningene kobler grensesjiktet til det ytre feltet og brukes til å beregne hudfriksjon og varmeoverføring.

I meteorologi kalles den laveste delen av atmosfæren som påvirkes av jordoverflaten for den atmosfæriske grensesjiktet. Høyden varierer vanligvis fra hundre meter til rundt 1–2 kilometer, men kan være høyere under sterk konveksjon. Grensesjiktet er sentralt for forurensningsspredning, energi- og fukttransports og værutvikling.

Anvendelser inkluderer aerodynamisk design av fly og kjøretøy, turbomaskiner, samt klimaforskning og modellering av vær og klima.