剥離とは【流体力学】

意味

物体表面に沿って流れていた流体が表面から離れ、逆流領域を形成している状態を剥離（separation）と呼びます。
剥離状態の流れは下の図のようになります。
図では左から右に流れが生じています。しかし、物体（翼）表面には逆流が生まれ、渦ができています。

風洞実験

上図は風洞実験で撮影された写真です。筋状の煙（もしくは染料）を使って翼周りの流れを可視化しています。

原因

剥離は物体表面の摩擦によって生じます。

ある速度をもった流体が、表面に沿って流れるにつれて、摩擦の影響を受けます。この摩擦によって、流体は運動エネルギー（速度）を失います。
流体が完全に運動エネルギーを失うと、物体表面付近には速度の低い領域が形成されます。この領域に表面よりも離れた位置にある流体が流れ込み、逆流や渦を生じさせます。

摩擦について

摩擦は粘性によって生じます。なお、非粘性流体を仮定している場合、剥離は生じません。

問題点

剥離を生じると抵抗が増します。剥離した状態の航空機や船舶、自動車にはより多くの推進力が必要になります。
航空機の場合、剥離は失速につながり、墜落の原因となります。

剥離制御

剥離の制御は境界層制御（boundary layer control）と呼ばれます。境界層制御は、境界層の吸い込み、吹き込み、乱流遷移という方法があります。