תנאי אי-החלקה

במכניקת הזורמים, תנאי אי-החלקה עבור נוזל צמיג קובע שבגבול מוצק, לנוזל תהיה מהירות אפס ביחס לגבול. כלומר מהירות הנוזל בכל הגבולות של נוזל–מוצק שווה לזאת של הגבול המוצק. רעיונית ניתן לחשוב על המולקולות החיצוניות של הנוזל (אלו שבאות במגע עם הגבול המוצק) כדבוקות למשטח שהוא זורם מעליו. תנאי אי-החלקה הוא דוגמה לתנאי שפה דיריכלה, משום שהוא נותן את ערכה של פונקציית המהירות על השפה.

הצדקה פיזיקלית

כאשר האדהזיה חזקה יותר מהקוהזיה, חלקיקים הקרובים למשטח לא יזוזו ביחד עם הזרם. כלומר, בממשק הנוזל-מוצק כוחות המשיכה בין חלקיקי הנוזל וחלקיקי המוצק (אדהזיה) חזקים בהרבה מאשר כוחות המשיכה בין חלקיקי הנוזל לעצמם (קוהזיה). חוסר השוויון בין הכוחות גורם למהירות הנוזל על השפה להתאפס.

יוצאי דופן

כמו רוב ההנחות ההנדסיות, תנאי אי החלקה אינו תמיד מתקיים במציאות. לדוגמה,בלחץ נמוך מאוד (למשל בגובה רב),אפילו שהנחות מכניקת הרצף עדיין בתוקף, מספר המולקולות על פני השטח כל כך נמוך שהם "מקפצות" לאורכו. קירוב שכיח להחלקת הזורם הוא:

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

כאשר $n$ היא הקואורדינטה בכיוון הניצב לשפה ו $\beta$ מוגדרת להיות אורך ההחלקה. עבור גזים אידיאלים, אורך ההחלקה הוא בקירוב $\beta \approx 1.15\ell$ כאשר $\ell$ הוא המהלך החופשי הממוצע. משטחים הידרופובים מסוימים התגלו כבעלי אורך החלקה כמעט ואפסי. בזמן שתנאי אי החלקה משמש כמעט בכל מודל של נוזל צמיגי,לעיתים מזניחים אותו לטובת תנאי "אי חדירה" (כאשר רכיב מהירות הנוזל הניצב לפני השטח הוא אפס ורכיב מהירות הנוזל שמקביל לפני השטח איננו מוגבל)באנליזות של נוזל שאינו צמיגי ,היכן שהשפעת שכבת הגבול זניחה.

ראו גם

• משוואת רציפות
• משוואות נאוויה-סטוקס
• זרימת טיילור-קואט

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

22382154תנאי אי-החלקה