近壁区流动的特点与黏性力、湍流切应力有关

大量的试验表明，对于有固体壁面的充分发展的湍流流动，沿壁面法线的不同距离上可将流动划分为壁面区（或称内区、近壁区）和核心区（或称外区）。对核心区的流动，通常认为是完全湍流区。而在壁面区，流体运动受壁面流动条件的影响比较明显，壁面区又可分为3个子层：黏性底层、过渡层和对数律层。

黏性底层是一个紧贴固体壁面的极薄层，其中黏性力在动量、热量及质量交换中起主导作用，湍流切应力可以忽略，所以流动几乎是层流流动，平行于壁面的速度分量沿壁面法线方向为线性分布。过渡层处于黏性底层的外面，其中黏性力与湍流切应力的作用相当，流动状况比较复杂，很难用一个公式或定律来描述。由于过渡层极小，所以在工程计算中通常不明显划出，归入对数律层。对数律层处于最外层，其中黏性力的影响不明显，湍流切应力占主要地位，流动处于充分发展的湍流状态，流速分布接近对数律。

为了用公式描述黏性底层和对数律层内的流动，现引入两个无量纲的参数u+和y+，分别表示速度和距离

图7-4　壁面区3个子层的划分与相应的速度图

图7-4为壁面湍流边界层流速分布分区结构典型示意图。(www.xing528.com)

如图7-4所示，当y+＜5～10时，所对应的区域是黏性底层，这时速度沿壁面法线方向呈线性分布，即

当30～70＜y+＜300时，流动处于对数律层，这时速度沿壁面法线方向呈对数分布，即

式中　k——Karman常数；

B、E——与表面粗糙度相关的常数。

对于光滑壁面有k=0.4，B=5.5，E=9.8，壁面粗糙度的增加将使B值减小。