미끄럼 방지 조건

유체 역학에서 점성 유체의 미끄럼 방지 조건은 고체 경계에서 유체가 경계에 상대적인 0 속도를 갖는다고 가정한다.

모든 유체 고체 경계에서의 유체 속도는 고체 경계와 동일하다.^[1] 개념적으로, 유체의 가장 바깥쪽 분자는 유체가 흐르는 표면을 지나 표면에 달라붙는 것으로 생각할 수 있다. 용액은 주어진 위치에서 규정되기 때문에, 이것은 디리클레 경계 조건의 예다.

물리적 정당성

표면에 가까운 입자는 응집력보다 접착력이 강할 때 흐름과 함께 움직이지 않는다. 유체 고체 인터페이스에서 유체 입자와 고체 입자 사이의 끌어당김 힘(접착력)은 유체 입자 사이의 힘(접착력)보다 크다. 이 힘의 불균형은 유체 속도를 0으로 내린다. 노 슬립 조건은 비스코스 흐름과 연속체 개념이 유효한 경우에만 정의된다.

이 구간은 확장이 필요하다. 추가하면 도움이 된다. (2008년 6월)

예외

대부분의 공학 근사치와 마찬가지로, 미끄러지지 않는 조건이 항상 현실에서 유지되는 것은 아니다.^[2][3] 예를 들어, 매우 낮은 압력(예: 높은 고도에서)에서는 연속체 근사치가 여전히 유지되는 경우에도 표면 근처에 분자가 너무 적어서 표면 아래로 "바운싱"할 수 있다. 유체 슬립의 일반적인 근사치는 다음과 같다.

${\displaystyle u-u_{\text{Wall}=\beta {\frac {\partial u}{\partial n}}}$

여기서 $n{\displaystyle }$ ${\displaystyle n}$은 벽에 대한 정규 좌표이고 $\beta {\displaystyle }$ ${\displaystyle$\ \ }은$($는) 슬립 길이라고 한다. 이상적인 가스의 경우 슬립 길이는 흔히 $\beta {\displaystyle \mathrm{\beta }}$ 1.${\displaystyle 15}$ℓ 1.$15$ ${\displaystyle \beta \tell }$으로 근사하게 계산된다$.$ 여기서 $where{\displaystyle }$ ${\displaystyle \ell}$은 평균 자유 경로다.^[4] 일부 높은 소수성 표면은 0이 아닌 나노 크기의 슬립 길이를 갖는 것으로 관찰되었다.

비스코스 흐름의 모델링에 거의 보편적으로 미끄럼 방지 조건이 사용되지만, 비스코스 흐름의 기본 분석에서 '침입 금지 조건'(벽에 정상적인 유체 속도는 이 방향의 벽 속도에 맞춰 설정되지만 벽과 평행한 유체 속도는 제한되지 않는 경우)에 유리하게 무시되기도 한다. wh경계 층의 효과는 무시된다.

미끄럼 방지 조건은 두 유체 사이의 인터페이스가 고체 경계와 만나는 장소인 접촉선에서 점성 유동 이론에 문제를 제기한다. 여기서 미끄럼 방지 경계조건은 접촉선의 위치가 움직이지 않는다는 것을 의미하며, 이는 현실적으로 관찰되지 않는다. 미끄러짐이 없는 상태에서 이동 접촉선을 분석하면 무한 응력이 발생하여 통합할 수 없다. 접촉선의 이동 속도는 접촉선이 단단한 경계와 함께 만드는 각도에 따라 달라지는 것으로 생각되지만, 이면의 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않고 있다.

참고 항목

• 경계층
• 바람의 구배
• 전단응력
• 셸 밸런스

외부 링크

• ScienceWorld의 미끄럼 방지 조건
• 표면 근처에서 액체가 작동하는 방식
• 굴뚝 플로우 플롯 영화

참조

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