Пограничний шар, область перебігу в'язкої рідини (газу) з малою в порівнянні з подовжніми розмірами поперечною товщиною, що утворюється в поверхні обтічного твердого тіла або на кордоні розділу двох потоків рідини з різними швидкостями, температурами або хімічним складом. П. с. характеризується різкою зміною в поперечному напрямі швидкості (динамічний П. с.), або температури (тепловий, або температурний, П. с.), або ж концентрацій окремих хімічних компонентів (дифузійний, або концентраційний, П. с.). На формування течії в П. с. основний вплив роблять в'язкість, теплопровідність і дифузійна здатність рідини (газу). Усередині динамічного П. с. відбувається плавна зміна швидкості від її значення в зовнішньому потоці до нуля на стінці (унаслідок прилипання в'язкої рідини до твердої поверхні). Аналогічно усередині П. с. плавно змінюються температура і концентрація.
Режим течії в динамічному П. с. залежить від Рейнольдса числа Re і може бути ламінарним або турбулентним. При ламінарном режимі окремі частки рідини (газу) рухаються по траєкторіях, форма яких близька до форми обтічного тіла або умовного кордону розділу між двома рідкими (газоподібними) середовищами. При турбулентному режимі в П. с. на деякий усереднений рух часток рідини у напрямі основного потоку накладається хаотичний, пульсаційний рух окремих рідких конгломератів. В результаті інтенсивність перенесення кількості руху, а також процесів тепло- і масопереносу різко збільшуються, що приводить до зростання коефіцієнта поверхневого тертя, тепло- і масообміну. Значення критичного числа Рейнольдса, при якому відбувається перехід в П. с. ламінарного течії в турбулентне, залежить від міри шорсткості обтічної поверхні, рівня турбулентності зовнішнього потоку, Маху числа М-коду і деяких ін. чинників. При цьому перехід ламінарного режиму течії в турбулентний із зростанням Re відбувається в П. с. не раптово, а є перехідна область, де поперемінно чергуються ламінарний і турбулентні режими.
Товщина d динамічного П. с. визначається як та відстань від поверхні тіла (або від кордону розділу рідин), на якому швидкість в П. с. можна практично вважати рівній швидкості в зовнішньому потоці. Значення d залежить головним чином від числа Рейнольдса, причому при ламінарном режимі перебігу d ~ l × Re -0.5 , а при турбулентному — d ~ l × Re -0.2 , де l — характерний розмір тіла.
Розвиток теплового П. с. визначається, окрім числа Рейнольдса також Прандтля числом, яке характеризує співвідношення між товщиною динамічного і теплового П. с. Відповідно на розвиток дифузійного П. с. додатковий вплив робить дифузійне число Прандтля, або Шмідта число .
При великих швидкостях зовнішнього потоку газу усередині П. с. відбувається перехід кінетичній енергії молекул в теплову, унаслідок чого локальна температура газу збільшується. В разі теплоізольованої поверхні температура газу в П. с. може наближатися до температури гальмування
,
де T e температура газу поза П. с., до = c p /c v — відношення теплоємкостей при постійному тиску і постійному об'ємі.
Характер течії в П. с. робить вирішальний вплив на відрив потоку від поверхні обтічного тіла. Причина цього полягає в тому, що за наявності чималого позитивного подовжнього градієнта тиску кінетична енергія загальмованих в П. с. часток рідини стає недостатньою для подолання сил тиску, течія в П. с. втрачає стійкість і виникає т.з. відрив потоку (див. Відривний перебіг ) .
При дуже великих числах Рейнольдса товщина П. с. дуже мала в порівнянні з характерними розмірами тіла. Тому майже у всій області течії, за винятком тонкого П. с., вплив сил в'язкості неістотний в порівнянні з інерціальними силами, і рідина в цій області можна розглядати як ідеальну. Одночасно унаслідок малої товщини П. с. тиск в нім в поперечному напрямі можна практично вважати постійним. В результаті вельми ефективним виявляється такий метод вивчення обтікання тіл потоком рідини (газу), коли все поле течії розбивається на 2 частини — область перебігу ідеальної рідини і тонкий П. с. в поверхні тіла. Течія в першої області вивчається за допомогою рівнянь руху ідеальної рідини, що дозволяє визначити розподіл тиску уздовж поверхні тіла; тим самим визначається і тиск в П. с. Течія усередині П. с. розраховується після цього з врахуванням в'язкості, теплопровідності і дифузії, що дозволяє визначити поверхневе тертя і коефіцієнт тепло- і масообміну. Проте такий підхід виявляється непридатним в явному вигляді в разі відриву потоку від поверхні тіла. Він непридатний і при малих Re, коли вплив в'язкості поширюється на досить великі відстані від поверхні тіла.
Літ.: Лойцянський Л. Р., Механіка рідини і газу, 4 видавництва, М., 1973; Шліхтінг Р.. Теорія пограничного шару, пер.(переведення) з йому.(німецький), М., 1974; Основи теплопередачі в авіаційній і ракетній техніці, М., 1960; Кутателадзе С. С., Леонтьев А. І., Тепломассообмен і тертя в турбулентному пограничному шарі, М., 1972.
