Lo strato limite (boundary layer) è la sottile regione di fluido che si forma adiacente alla superficie di un corpo solido investito da un flusso, nella quale la viscosità modifica significativamente il profilo di velocità. Al di fuori di essa il flusso è praticamente non viscoso.
Il concetto fu introdotto da Ludwig Prandtl nel 1904: una geniale semplificazione che consente di trattare separatamente il flusso esterno (irrotazionale, ideale) e la regione viscosa interna (strato limite), riducendo il problema di Navier-Stokes a equazioni molto più trattabili.
All’interno dello strato limite la velocità varia continuamente da zero alla parete (condizione di non scorrimento) al valore del flusso esterno al bordo esterno. Lo spessore (convenzionalmente definito come la distanza alla quale ) cresce lungo la superficie nella direzione del flusso.
Lo strato limite può essere di due tipi:
- Laminare: moto ordinato a strati paralleli; coefficiente d’attrito basso ma più sensibile alla separazione.
- Turbolento: moto caotico con intensa mescolanza trasversale; coefficiente d’attrito più alto ma maggiore resistenza alla separazione del flusso.
La separazione dello strato limite avviene quando il gradiente di pressione avverso (pressione crescente nella direzione del flusso) è sufficientemente forte da invertire il moto vicino alla parete. Sul profilo alare, la separazione estesa dell’estradosso causa lo stallo: il crolla e la resistenza aumenta bruscamente.