是一种用来简化微分方程,使其成为可积分式的常用方法。因为此法是就方程式中各项之因次式比较其阶值的大小,省略去凡是阶值比较小的项目,故又称作因式辨阶法。兹举乱流壁流层因次辨阶之一例,说明此法如下: 物体的光滑边界之黏性非滑脱作用,对于通过其上之乱流,产生黏性牵制作用,至少改变了边界流层中乱流结构或运动性质。然而此项影响的厚度与主流平均流之空间相比较,实在是十分的狭薄。因而在作积分处理前,可以运用近似的因次辨阶法,直接推演分析出此薄层中之运动性质,进而简化出实际有效的运动方程式。其概念是假设主流是一似定态(quasisteady)的平均流。对于平面边界上壁流层,兹选定卡式座标轴,使平面上平均流速 与x轴重合。引入长度L1及L2分别表示x及y向的两个公尺度,因为壁流层十分狭薄,则可得下式: 再引入u1及u2分别表示平均流速 之流速尺度,而此两尺度并非无关。因x,y两向上流速方向及大小并非独立,故依连续方程式: u1,u2及 需满足以下条件: 对于Reynold's应力 亦可选定适当尺度。边界附近之乱流中,虽然受到边界对乱流之动乱有抑制作用,因而使边界上动乱失却了等向性,然而由经验知,各方向上乱流之强度 仍属同阶。因此可引入一个动乱尺度θ适应u',v'及w'如是有: Rij为 间的相关值,比值大小表示点上成域中动乱之强度,此处假设仅取平面边界y向非压缩流体之乱流平均运动方程式为例,作因次辨阶讨论如下: 1.由最后两项之黏性项看之,当壁流层中Y向上Reynolds数R=u1L2/v系随y向距离L2而增加时,若以方程式等号左边之阶值1为度,则在外层中,此两v项可除之,因为,虽与左边之阶值1相同,但若与其前两项之乱流动乱项之阶,L1/L2与(L1/L2)2和其本身之阶 比较之则属太小。所以v项之作用在壁流层之外层中可忽略之。2.有趣的是R之下限为1时,在流体力学中乃纯属黏性作用之流性,此时末项要与左边式同阶值时,则末向L1/L2应为1,即L1=L2,表示很薄。此项意义即示在光滑边界的乱流壁层之最内层,有一个重要的极微薄的黏性内层附着在光滑边界上,称为黏性底层(viscous sublayer)。所以在乱流壁流层中,经上1,2之因次辨阶,y向平均运动方程已清楚的示意:在壁流层中会有一黏性底层的存在,其内之乱流剪力微弱可予忽略。3.在黏底层外的地方,R增,L1/L2随R之增而增,将y向方程式中保留(L1/L2)2最高项,则有: 将 代入x向运动方程式,原式之第四项及第四项及第六项因阶值小皆予除之,则得出边界层中X-向有效的运动方程式。故因次辨阶法,除可就因次式之辨阶分析外,可使吾人清楚的明了流动的性质,并可就辨(比)阶,知道有一些次要或不重要的项目可予略除,简化了方程式使之更切题,并可作积分处理。此法广用于边界层之运动方程式及能量方程式之分析研究上,以及许多自由乱流之分析中等,为一重要的剖析简化程序。