境界層はく離ってなんなの？

質問

流体では境界層はく離という現象があり、流れが壁から離れて乱れることは分かったのですが、境界層はく離は何の役に立っていているのでしょうか？
層流と乱流では違ってくるのでしょうか？

教えていただけませんか？よろしくお願いします。

回答No.1

merlionXX · ベストアンサー

> 境界層はく離は何の役に立っていているのでしょうか？

役に立ちません。それどころか境界層剥離が起きれば、流体の中で物体が受ける抵抗は著しく大きくなります。　飛翔体などの物体が受ける抵抗を減らすためには、境界層剥離は避けなければなりません。

> 層流と乱流では違ってくるのでしょうか？

一般的に乱流境界層は層流境界層に比べて剥離が起こりにくいことが知られています。　そのため、摩擦抵抗が多少増えても、境界層剥離を防ぐために、表面を粗くして積極的に層流境界層を乱流境界層に変えることがあります。　たとえばゴルフボールの表面の凸凹や、新幹線車両のパンタグラフの形状などがその例です。

お礼

分かり易い回答をありがとうございます。
境界層はく離は抵抗を増加させるものだったのですね。

では、ボイラーなどの熱交換機器にも乱流の話を聞いたことがありますが、乱流境界層のはく離はそこで役に立っているのでしょうか？

追加質問ですがご回答よろしくお願いします。

回答No.3

cabinessence

境界層剥離が役に立っている例として、ゴルフボールのディンプルがあります。
レイノルズ数(流速に比例する無次元数)がある値を超えるとdrug reduction(抗力崩壊)という現象が現れ、（表面がつるつるの）球に働く抵抗力（抗力）が急激に減少する現象が起きます。そこで、球の表面にぎざぎざをつけると、より低いレイノルズ数、すなわち、より小さい流速で抗力崩壊が起きます。すなわち、ディンプルをつけるとゴルフボールの速度が小さくても抵抗が小さくなるので遠くまで飛ぶという次第です。

まあ、一般的に言って剥離はあまりいいことはないですね。ビル風などはとても迷惑な代物です。剥離しなければ風雨の強い日でもそれほどびしょぬれにならなくてすむかもしれません。

お礼

詳しい説明をありがとうございます。
役立つことはほとんどないのですね。
大変ためになりました。

回答No.2

merlionXX

No1です。

> ボイラーなどの熱交換機器にも乱流の話を聞いたことがありますが、乱流境界層のはく離はそこで役に立っているのでしょうか？

ボイラーにはまったく詳しくないのですが、わたしには境界層剥離となると「失速！」となってしまい、「役に立つ」境界層剥離なんて聞いたことがないのです。良い回答ができずすみません。

お礼

十分に良い回答です。
ありがとうございます。
また1つ賢くなれました。