層流（laminar flow）是流體的一種流動狀態，是指流體在流動過程中，相互剪力的兩層之間沒有相互摻混的流動狀態。常見的層流有細管的油流、毛細血管的血液流等。
1883年，英國科學家奧斯本·雷諾茲（Osborne Reynolds FRS）通過進行實驗，發現了流體的運動有兩種不同的流動狀態，即層流和湍流。之后，還引入了無綱常量雷諾數來判斷層流和湍流，當雷諾數較小時，說明流動過程中黏性力起的作用較大，呈層流流動狀態。一般管道雷諾數Re<2000為層流狀態。
層流的特點是光滑的流體分子層相互平行。在層流中，流體中每個點的速度、壓力和其他流動特性保持恒定。水平表面上的層流可以被認為是由彼此平行的薄層或層流組成。與水平表面接觸的流體是靜止的，但所有其他層都相互滑動。此外，層流速度分布呈拋物線形。層流的應用比較廣泛，比如飛機機翼設計，采用層流機翼設計和層流短艙設計可以降低30%的摩擦阻力。又如層流罩、層流架等層流屏障的發明可以為生物醫學提供潔凈的實驗環境。
定義
層流是流體流動類型的一種，指流體在流動過程中，相互剪力的兩層之間沒有相互摻混的流動狀態。層流又稱為滯流，流體質點始終沿著與管道中心線平行的方向流動，流體流速的大小沿斷面按拋物線分布，緊靠管壁的流速為零，管中央流速最大，管中流體的平均流速為最大流速的1/2。
相關概念
湍流
湍流指的是相互剪切的兩層流體之間存在相互的參混，流場中有不同尺度的渦。層流到湍流的轉變是與渦體的產生聯系在一起的，設流體原來做近似直線的層流運動。由于某種原因的干擾，流層發生波動，于是在波峰一側斷面受到壓縮，流速增大，壓強降低；在波谷一側由于過流斷面增大，流速減小，壓強增大。因此流層受到壓差作用，這將使波動進一步加大，最終發展成渦體。一般雷諾數小于2000時，流體是穩定的，達到2000左右，會開始產生渦體，隨之出現各流體摻混現象。
簡史
19世紀初期，人們通過實驗研究和工程實踐注意到流體運動有兩種結構不同的流動狀態，能量損失的規律與流態密切相關。1883年，英國科學家奧斯本·雷諾茲（Osborne Reynolds ）通過進行實驗，發現了流體的運動有兩種不同的流動狀態，即層流和湍流。
之后，雷諾等人進一步的實驗表明：流動狀態不僅和流體的平均流速有關，還與管徑、流體的密度和動力黏度等因素有關，進而引出了雷諾數的概念來分辨層流和湍流。
特點
流體在管內低速流動時呈現層流，層流的特點是光滑的流體分子層相互平行，且層流僅在流道較小、流體運動緩慢且粘度較高的情況下常見。在層流中，流體中每個點的速度、壓力和其他流動特性保持恒定。水平表面上的層流可以被認為是由彼此平行的薄層或層流組成。與水平表面接觸的流體是靜止的，但所有其他層都相互滑動。
舉例
一般通過細管的油流或通過毛細血管的血液流是層流。此外，固體邊界附近的流動通常是層流，特別是在緊鄰表面的薄層中。
速度分布
層流特征的拋物線形速度剖面如下圖。在流體中心的產品元移動速度最快，所以這部分會早于近壁產品元離開系統。
層流的曲線是相對于時間對稱的形光滑曲線。在理想狀態下，在平均停留時間之前和之后流出系統的產品各占50%。
圓管中的丙三醇速度分布
甘油在圓管中沿管軸流速最大，由管軸到管壁，各層流速逐漸減小，管壁上甘油附著層流速為零。甘油在圓管中作層流時，其速度分布如下圖，形成拋物線，從立體看呈拋物面形。
與雷諾數的關系
雷諾數是一個可用來表征流體流動情況的無量綱數，是流體內部慣性力與與粘性力的比值，也稱為黏性參數。利用雷諾數可以區分流體的流動是層流或踹流，也可用來確定物體在流體中流動所受到的阻力。
其一般表達式為：
其中，代表雷諾數，為流體密度，為動力黏度系數，表示特征長度，表示特征速度。
當雷諾數較小時，說明流動過程中黏性力起的作用較大，流動比較穩定，具有光滑、恒定的流體運動特征，呈層流流動狀態。當雷諾數較大時，說明慣性力起的作用較大，脈動情況缺乏遏止的力量，流動就容易發生紊亂，呈湍流流動狀態。一般管道雷諾數為層流狀態，為湍流狀態，為過渡狀態。
應用
航空
層流技術在飛行器尤其是民用客機減阻方面具有較好的應用潛力。對現代大型民機，約50%的阻力來自于空氣與飛機表面的摩擦阻力，采用層流機翼設計和層流短艙設計可以降低30%的摩擦阻力。
生物醫學
隨著生物醫學的發展，人們陸續發明了層流罩、層流架等層流屏障。層流架可提供潔凈的環境，又便于實驗操作，而成為潔凈條件下進行動物實驗的一個價廉而又可靠的屏障系統。
化學
層流反應器是一種利用層流來研究化學反應和過程機理的反應器。通過對Casson層流反應器停留時間分布的理論分析，可以建立此類反應器中連串反應產品分布的方程，并導出使中間產物收率達到最大所需滿足的條件 ，從而在基礎上進行最優產品分布的計算和設計。
參考資料 >
pressure.hyperphysics.2024-03-31
laminar flow.britannica.2024-03-31