laag van door wrijvingskrachten vertraagde vloeistof- of gasstroming aan vaste lichamen. In het algemeen zal de stroming van media met geringe viscositeit, zoals water en lucht, zich op grote afstand van een vaste wand — waar geen groot snelheidsverval kan bestaan —als wrijvingsloos gedragen; dicht bij het oppervlak echter, waar de snelheid tot de waarde nul aan het oppervlak zelf afneemt, treedt een aanzienlijk snelheidsverval loodrecht op het oppervlak op, zodat ook een kleine viscositeit een belangrijke schuifspanning, dus wrijvingskracht, in de vloeistof veroorzaakt.
Een dergelijk laagje van vertraagde stroming neemt in stroomafwaartse richting in dikte toe, eveneens met toenemende viscositeit, wordt echter dunner met toenemende snelheid. Bedraagt de verhouding V𝛿/v (𝛿 = grenslaagdikte, V = snelheid der niet door wrijving vertraagde stroming, v = kinematische viscositeitscoëfficiënt) minder dan ca 2000, dan stroomt de vloeistof in de grenslaag in geordende banen (laminaire grenslaagstroming) en bepaalt de viscositeit de vertraging. Is die verhouding echter groter dan ca 2000, dan treden ongeordende, op de gemiddelde beweging gesuperponeerde nevenbewegingen in de grenslaag op (turbulente grenslaagstroming), met dien verstande evenwel, dat de dwarscomponente van die nevenbewegingen aan het oppervlak zelf verdwijnt. In dit geval overtreft de weerstand door het impulstransport ten gevolge van die turbulente nevenbewegingen de wrijvingskracht ten gevolge van de moleculaire beweging (viscositeit) verre; het snelheidsverval a aan het oppervlak is in de turbulente grenslaag veel groter dan in de laminaire.
Aan vlakke wanden kan men voor de grenslaagdikte 𝛿 stellen: ca 5,5 √'vx/V indien de grenslaag laminair is, en ca 0,371 x ⅘ (v/V) ⅕ indien de grenslaag turbulent is (x wordt gemeten van het begin van de wand af, in de stromingsrichting, in cm indien V in cm/sec en v in cm2/sec; voor lucht is v ca 0,15 cm2/sec en voor water ca 0,015 cm2/sec).Ieder vloeistofdeeltje in de grenslaag zal ten gevolge van het snelheidsverschil aan zijn grenzen een rotatie om diens centrum bezitten, zodat de grenslaag een gebied is van continu verspreide rotatie of werveling. Deze wervelbeweging, welke door de wrijving steeds opnieuw gevormd wordt, wordt door de stroming meegevoerd en aan de achterzijde van lichamen opgehoopt, in het bijzonder wanneer deze een zodanige vorm bezitten dat de snelheid aan de achterzijde afneemt en de druk daar dus stijgt (lichamen met gekromd oppervlak). Door die druktoeneming wordt het grenslaagmateriaal verder vertraagd; aanvankelijk nog door de vrije stroming meegenomen, komt het ergens tot rust en zal ten slotte tegen de hoofdstroming in gaan. Aan de achterzijde van een stomp lichaam ontstaat dan een scheidingslaag, welke tussen het oppervlak en de grenslaag in schuift en de hoofdstroming meer en meer van het oppervlak weg dringt.
Een dergelijke laag, niet langer door een vaste wand geleid, is niet stabiel: de diffuus verspreide werveling coaguleert tot afzonderlijke, grovere wervels, welke achter het lichaam wegspoelen. Op deze wijze beïnvloedt dus het relatief dunne grenslaagje de gehele stroming aan de achterzijde van lichamen, dus ook de drukverdeling en daarmede de weerstand. Lichamen met een sterk gekromd oppervlak (cylinder, brugpijler, bol) zullen daardoor een grotere weerstand bezitten dan slanke lichamen welke aan de achterzijde spits toelopen („stroomlijnvorm”). De druktoeneming is hier veel geringer en dus de kans op het ontstaan van een scheidingslaag veel minder groot.
Komt een drukafneming in de stromingsrichting voor, dan kan geen scheidingslaag — en „afbreken” — van de stroming optreden, in het algemeen zal dan de wrijvingsweerstand (veroorzaakt door de grenslaagstroming) overheersen ten opzichte van de druk-(vorm-) weerstand (veroorzaakt door de scheidingslaag).
(Voor grenslaag (physisch-chemisch) z capillariteit en electrocapillariteit.)
DR IR B. G. VAN DER HEGGE ZIJNEN
Lit.: W. F. Du rand, Aerodynamic theory III, p. 80 (1935)
