Was ist eine Grenzschicht?

Abbildung 1: Geschwindigkeitsverteilung in der Grenzschicht

laminare Grenzschicht	turbulente Grenzschicht

Strömungen um Körper kann man in die Bereiche Außenströmung und Grenzschicht unterteilen. Der äußere Bereich strömt mit annähernd konstanter Geschwindigkeit. In der Grenzschicht wird ein Geschwindkeitsanstieg vollzogen. Die Geschwindigkeit wird von Null (Fluid haftet am Körper) bis zum Wert der Außenströmung aufgebaut.

Eine Strömung umfließt einen Körper in der Umgebung des Staupunkts meistens laminar. Im weiteren Verlauf kann die Strömung (unter bestimmten Voraussetzungen) turbulent werden. Die Grenzschicht ist im laminaren Bereich ( d_l) dünner als im turbulenten Abschnitt ( d_t, vgl. Abb. 1). Abb. 2 zeigt einen umströmten prismatischen Körper. Es bildet sich zunächst eine laminare, dann eine turbulente Grenzschicht aus.

Abbildung: Grenzschicht an prismatischen Körper mit Umschlagpunkt

Da normalerweise laminare Strömungen an den Körperwänden geringeren Reibungswiderstand leisten als turbulente, ist die Bestimmung von Umschlagpunkten eine zentrale Aufgabe der (höheren) Fluidmechanik.