一維不可壓層流中,為何在管壁處速度為0?
01-15
從直觀感受上看這個條件好像不符。但仔細一想,這是層流,速度較小,所以管壁處流體速度為0,是這樣嗎?
所以要用一維不可壓層流的相關公式,速度必須滿足某個條件?具體是什麼條件呢?
流體力學和固體力學都是連續介質力學。這要求物質的位置,速度,應變和應力都是連續變化的,即使在界面處也不例外。管壁是靜止的,所以緊挨著管壁的流體也是靜止的,否則速度場不連續。題主提到了一維層流,其實對於三維的湍流,壁面不滑移條件也是成立的。另外,壁面法線方向流體速度也為零,這似乎是一句廢話,因為流體不能穿過壁面。題主可能是在用高中學過的摩擦類比流體的摩擦,這是不正確的。實際上,相比起流體的粘性摩擦,高中的摩擦問題在物理上複雜的多。固體的摩擦學是牽扯到分子和晶體層面的動力學問題,在這個尺度下連續體假設是不成立的,這允許了兩物之間的突變型的滑移。
教你流體的老師呢?
無滑移邊界條件
https://en.m.wikipedia.org/wiki/No-slip_condition
本問題中的"一維""不可壓"blabla都是浮雲,題主不提關鍵詞"粘性流體",是不是故意的?。。。好了,下面正經答題。
無滑移邊界是求解流體力學問題時經常用到的假設,嚴格說來是對真實情況的一種非常好的近似,適用於絕大多數實際應用,但是也有例外(例如通過具疏水內表面小孔的水流)。問題的關鍵在於"Particles close to a surface do not move along with a flow when adhesion is stronger than cohesion"(引自Wikipedia的no-slip condition條目),此處adhesion指流體與固體表面之間的附著力,cohesion指流體顆粒間(廣義上)的親和力,當adhesion大於cohesion時無滑移邊界條件成立。
另外要注意,上述Wikipedia條目關於低壓條件下氣體流動的舉例是錯誤的,所謂的氣體分子相對於固體表面的滑移在大多數情況下並不發生。事實正相反,當年Maxwell恰恰是由假設無滑移邊界出發進而推導出slip length(即所謂的滑移長度)的。不要盲目輕信Wikipedia!我的理解是,可以將一般的流體運動看作一個以管壁處流體為參照的相對運動。明確這一點以後,我心目中「理想」的管壁,就應當是能夠使管壁處流體靜止的了。
異味二維三維關閉出速度都為0,這是常識。
匿名那個說法是錯誤的一維只有進口出口,哪有管壁?另外,對於有粘性的流體,solid wall處都滿足流速為0。
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