В гидродинамике условие прилипания — это граничное условие, которое обеспечивает то, что на твердой границе вязкая жидкость достигает нулевой объемной скорости. Это граничное условие было впервые предложено Осборном Рейнольдсом , который наблюдал такое поведение во время проведения своих влиятельных экспериментов с течением в трубах. [1] Форма этого граничного условия является примером граничного условия Дирихле .
В большинстве потоков жидкости, имеющих отношение к инженерии жидкостей, условие прилипания обычно используется на границах твердого тела. [2] Это условие часто не выполняется для систем, которые демонстрируют неньютоновское поведение . К жидкостям, которым не подходит это условие, относятся обычные продукты питания с высоким содержанием жира, такие как майонез или плавленый сыр. [3]
Частицы, находящиеся 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 сцепления) больше, чем сила притяжения между частицами жидкости (силы сцепления). Этот дисбаланс сил приводит к тому, что скорость жидкости вблизи твердой поверхности становится равной нулю.
Условие прилипания определяется только для вязких потоков и там, где действует концепция непрерывной среды.
Поскольку условие прилипания было эмпирическим наблюдением, существуют физические сценарии, в которых оно не работает. Для достаточно разреженных течений , в том числе потоков высотных атмосферных газов [4] и для микромасштабных течений, условие прилипания является неточным. [5] В таких примерах это изменение обусловлено увеличением числа Кнудсена , что подразумевает увеличение разрежения и постепенный отказ от континуального приближения . Выражение первого порядка, которое часто используется для моделирования проскальзывания жидкости, выражается как
Хотя условие прилипания используется почти повсеместно при моделировании вязких течений, иногда им пренебрегают в пользу «условия непроникновения» (когда скорость жидкости, нормальная к стенке, устанавливается равной скорости стенки в этом направлении, но скорость жидкости, параллельная стенке, не ограничена) в элементарном анализе невязкого течения , где влиянием пограничных слоев пренебрегают.
Условие прилипания представляет собой проблему в теории вязкого течения в линиях контакта : местах, где граница раздела двух жидкостей встречается с твердой границей. Здесь граничное условие прилипания подразумевает, что положение линии контакта не перемещается, чего в действительности не наблюдается. Анализ движущейся линии контакта с условием прилипания приводит к бесконечным напряжениям, которые невозможно интегрировать. Считается, что скорость движения линии контакта зависит от угла, который линия контакта составляет с твердой границей, но механизм, лежащий в основе этого, еще не до конца понятен.
