ในพลศาสตร์ของไหลการแยกการไหลหรือการแยกชั้นขอบเขตคือการแยกตัวของชั้นขอบเขตจากพื้นผิวเข้าไปในกระแสน้ำวน^{[ 1 ]}

ชั้นขอบเขตเกิดขึ้นเมื่อมีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างของเหลวกับพื้นผิวของแข็งแรงเฉือนหนืดเกิดขึ้นในชั้นของของเหลวที่อยู่ใกล้พื้นผิว ชั้นขอบเขตอาจเป็นแบบไหลราบเรียบหรือแบบไหลปั่นป่วนการประเมินอย่างเหมาะสมว่าชั้นขอบเขตจะเป็นแบบไหลราบเรียบหรือแบบไหลปั่นป่วนสามารถทำได้โดยการคำนวณเลขเรย์โนลด์ของสภาวะการไหลในบริเวณนั้น

การแยกตัวเกิดขึ้นในกระแสไหลที่ชะลอตัวลงหลังจากผ่านส่วนที่หนาที่สุดของวัตถุที่มีรูปทรงตามหลักอากาศพลศาสตร์ หรือผ่านช่องทางที่กว้างขึ้น บริเวณที่กระแสไหลชะลอตัวลง ความดันจะเพิ่มขึ้น

การไหลสวนทางกับแรงดันที่เพิ่มขึ้นเรียกว่าการไหลในความชันของแรงดันที่ไม่เอื้ออำนวยชั้นขอบเขตจะแยกตัวออกเมื่อเคลื่อนที่ไปไกลพอในความชันของแรงดันที่ไม่เอื้ออำนวยจนความเร็วของชั้นขอบเขตเมื่อเทียบกับพื้นผิวหยุดลงและเปลี่ยนทิศทาง^{[ 2 ] [ 3 ]}การไหลจะแยกตัวออกจากพื้นผิว และกลายเป็นกระแสน้ำวนและกระแสน้ำวน แทน ของเหลวจะออกแรงดันคงที่บนพื้นผิวเมื่อแยกตัวออกแล้ว แทนที่จะเป็นแรงดันที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องหากยังคงเกาะติดอยู่^{[ 4 ]}ในด้านอากาศพลศาสตร์การแยกตัวของการไหลส่งผลให้แรงยกลดลงและแรงต้านจากแรงดัน เพิ่มขึ้น ซึ่งเกิดจาก ความแตกต่างของ แรงดันระหว่างพื้นผิวด้านหน้าและด้านหลังของวัตถุ ทำให้เกิดการกระแทกของโครงสร้างเครื่องบินและพื้นผิวควบคุม ในทางเดินภายใน การแยกตัวทำให้เกิดการหยุดชะงักและการสั่นสะเทือนในใบพัดเครื่องจักร และการสูญเสียที่เพิ่มขึ้น (ประสิทธิภาพต่ำลง) ในช่องรับอากาศและคอมเพรสเซอร์ มีความพยายามและการวิจัยมากมายในการออกแบบ รูปทรงพื้นผิว ทางอากาศพลศาสตร์และอุทกพลศาสตร์และคุณสมบัติเพิ่มเติมที่ช่วยชะลอการแยกตัวของการไหลและรักษาการไหลให้เกาะติดให้นานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น ขนบนลูกเทนนิส รอยบุ๋มบนลูก กอล์ฟ ตัวสร้างกระแสลมปั่นป่วนบนเครื่องร่อน ซึ่งช่วยให้เกิดการเปลี่ยนไปสู่กระแสลมปั่นป่วนได้เร็วขึ้น และตัวสร้างกระแสลมวนบนเครื่องบิน

การไหลย้อนกลับเกิดจากแรงดันเกรเดียนต์ที่ไม่พึงประสงค์ที่กระทำต่อชั้นขอบเขตโดยกระแสศักย์ ภายนอก เป็นหลัก สมการโมเมนตัมตามทิศทางการไหลภายในชั้นขอบเขตสามารถระบุได้โดยประมาณดังนี้

${\displaystyle u{\partial u \over \partial s}=-{1 \over \rho }{dp \over ds}+{\nu }{\partial ^{2}u \over \partial y^{2}}}$

โดยที่พิกัดตามกระแสและพิกัดตั้งฉากคือค่าความชันของความดันที่ไม่เอื้ออำนวย เมื่อซึ่งสามารถเห็นได้ว่าทำให้ความเร็วลดลงตามทิศทางและอาจเข้าใกล้ศูนย์ได้หากค่าความชันของความดันที่ไม่เอื้ออำนวยนั้นรุนแรงมากพอ^{[ 5 ]}${\displaystyle s,y}$${\displaystyle dp/ds>0}$${\displaystyle u}$${\displaystyle s}$

แนวโน้มที่ชั้นขอบเขตจะแยกตัวออกนั้นขึ้นอยู่กับการกระจายตัวของความชันความเร็วขอบที่ไม่เอื้ออำนวยหรือเป็นลบตามพื้นผิวเป็นหลัก ซึ่งในทางกลับกันมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความดันและความชันของความดันโดยรูปแบบเชิงอนุพันธ์ของความสัมพันธ์ของเบอร์นูลลีซึ่งเหมือนกับสมการโมเมนตัมสำหรับการไหลแบบไร้ความหนืดภายนอก ${\displaystyle du_{o}/ds(s)<0}$

${\displaystyle \rho u_{o}{du_{o} \over ds}=-{dp \over ds}}$

แต่โดยทั่วไปแล้ว ขนาดของแรงที่จำเป็นสำหรับการแยกตัวจะมากกว่ามากสำหรับกระแสปั่นป่วนเมื่อเทียบกับ กระแส ราบเรียบ โดย กระแสปั่นป่วน สามารถทนต่อการชะลอตัวของกระแสที่รุนแรงกว่าได้เกือบหนึ่งลำดับความ magnitud อิทธิพลรองลงมาคือเลขเรย์โนลด์สำหรับการกระจายตัวที่ไม่พึงประสงค์ที่กำหนดไว้ ความต้านทานการแยกตัวของชั้นขอบเขตแบบปั่นป่วนจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อเลขเรย์โนลด์เพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม ความต้านทานการแยกตัวของชั้นขอบเขตแบบราบเรียบจะไม่ขึ้นอยู่กับเลขเรย์โนลด์ ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่ค่อนข้างขัดกับสัญชาตญาณ ${\displaystyle du_{o}/ds}$${\displaystyle du_{o}/ds}$

การแยกชั้นขอบเขตสามารถเกิดขึ้นได้สำหรับการไหลภายใน อาจเกิดจากสาเหตุต่างๆ เช่น ท่อหรือท่อที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว การแยกเกิดขึ้นเนื่องจากความชันของความดันที่ไม่พึงประสงค์ที่พบเมื่อการไหลขยายตัว ทำให้เกิดบริเวณการไหลที่แยกออกเป็นบริเวณกว้าง ส่วนของการไหลที่แยกการไหลแบบหมุนเวียนและการไหลผ่านบริเวณกลางของท่อเรียกว่าเส้นกระแสแบ่ง^{[ 6 ]}จุดที่เส้นกระแสแบ่งกลับมาติดกับผนังอีกครั้งเรียกว่าจุดยึดติด เมื่อการไหลไปไกลลงไปตามปลายน้ำ ในที่สุดก็จะถึงสภาวะสมดุลและไม่มีการไหลย้อนกลับ

เมื่อชั้นขอบเขตแยกตัวออก ส่วนที่เหลือจะก่อตัวเป็นชั้นเฉือน^{[ 7 ]}และการมีอยู่ของบริเวณการไหลที่แยกตัวระหว่างชั้นเฉือนและพื้นผิวจะปรับเปลี่ยนการไหลศักย์ ภายนอก และสนามความดัน ในกรณีของปีกเครื่องบิน การปรับเปลี่ยนสนามความดันส่งผลให้แรงต้านความดัน เพิ่มขึ้น และหากรุนแรงมากพอจะส่งผลให้เกิด การหยุดชะงักและการสูญเสียแรงยก ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ สำหรับการไหลภายใน การแยกตัวของการไหลทำให้การสูญเสียการไหลเพิ่มขึ้น และปรากฏการณ์ประเภทการหยุดชะงัก เช่นการกระชากของคอมเพรสเซอร์ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ทั้งคู่^{[ 8 ]}

ผลกระทบอีกประการหนึ่งของการแยกตัวของชั้นขอบเขตคือการเกิดกระแสน้ำวนแบบสม่ำเสมอ ซึ่งรู้จักกันในชื่อ " กระแสน้ำวนคาร์มัน " กระแสน้ำวนจะหลุดออกมาจากพื้นผิวที่ขรุขระด้านล่างของโครงสร้างด้วยความถี่ที่ขึ้นอยู่กับความเร็วของการไหล การหลุดของกระแสน้ำวนก่อให้เกิดแรงสลับซึ่งอาจนำไปสู่การสั่นสะเทือนในโครงสร้าง หากความถี่ของการหลุดตรงกับความถี่เรโซแนนซ์ของโครงสร้าง อาจทำให้โครงสร้างเสียหายได้ การสั่นสะเทือนเหล่านี้อาจเกิดขึ้นและสะท้อนกลับที่ความถี่ต่างกันโดยขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดในวัตถุแข็งหรือของเหลวที่อยู่ติดกัน และอาจลดทอนหรือขยายเรโซแนนซ์ได้

• ทฤษฎีสามชั้น
• หลักอากาศพลศาสตร์
• ความขัดแย้งของดาเลมเบิร์ต
• ปรากฏการณ์แม็กนัส

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับการแยกการไหล

• Aerospaceweb - ร่องบนลูกกอล์ฟและแรงต้านอากาศ
• หลักการอากาศพลศาสตร์ในอุปกรณ์กีฬา สันทนาการ และเครื่องจักร – กอล์ฟ – ผู้สอน
• เครือข่ายมารี คูรี ว่าด้วยความก้าวหน้าของเครื่องมือเชิงตัวเลขและเชิงวิเคราะห์สำหรับการทำนายการไหลแบบแยกส่วน เก็บถาวรเมื่อวันที่ 2 พฤศจิกายน 2018 ที่Wayback Machine