Состояние прилипания - No-slip condition
В динамике жидкости , то условие прилипания для вязких жидкостей предполагает , что на твердой границе, то жидкость будет иметь нулевую скорость относительно границы.
Скорость жидкости на всех границах жидкость – твердое тело равна скорости на твердой границе. Концептуально можно думать о самых удаленных молекулах жидкости как о прилипших к поверхностям, мимо которых она течет. Поскольку решение предписано в заданных местах, это пример граничного условия Дирихле .
Физическое обоснование
Частицы, расположенные близко к поверхности, не движутся вместе с потоком, когда адгезия сильнее сцепления . На границе раздела жидкость-твердое тело сила притяжения между частицами жидкости и твердыми частицами (силы адгезии) больше, чем сила притяжения между частицами жидкости (силы сцепления). Этот дисбаланс сил снижает скорость жидкости до нуля. Условие отсутствия проскальзывания определено только для вязких потоков и там, где действует концепция сплошной среды.
Исключения
Как и в случае с большинством инженерных приближений, условие прилипания не всегда выполняется в действительности. Например, при очень низком давлении (например, на большой высоте), даже когда приближение континуума все еще сохраняется, у поверхности может быть так мало молекул, что они «подпрыгивают» по поверхности. Обычное приближение для скольжения жидкости:
где - нормальная к стене координата, называемая длиной скольжения. Для идеального газа длина проскальзывания часто аппроксимируется как , где - длина свободного пробега . Некоторые высокогидрофобные поверхности также имеют ненулевую, но наноразмерную длину скольжения.
Хотя условие прилипания используется почти повсеместно при моделировании вязких течений, им иногда пренебрегают в пользу «условия непроникания» (где скорость жидкости, нормальная к стенке, устанавливается равной скорости стенки в этом направлении, но скорость жидкости, параллельная стенке, не ограничена) в элементарных анализах невязкого потока , где пренебрегают влиянием пограничных слоев .
Условие прилипания создает проблему в теории вязкого течения на контактных линиях : местах, где граница раздела двух жидкостей встречается с твердой границей. Здесь граничное условие прилипания означает, что линия контакта не перемещается, что в действительности не наблюдается. Анализ движущейся контактной линии с условием прилипания приводит к бесконечным напряжениям, которые нельзя интегрировать. Считается, что скорость движения контактной линии зависит от угла, под которым контактная линия образует твердую границу, но механизм, лежащий в основе этого, еще полностью не изучен.
Смотрите также
внешние ссылки
использованная литература
.