关于流体粘性的讨论

heavenblade

NS方程基于牛顿粘性律，牛顿粘性律隐含了流体无限强度的假设。非牛顿流体对于有限强度的粘性做了很多研究。
附件假设流体具有有限强度做了一些讨论，认为有限强度假设下流体固壁附近的切向速度不连续可能是湍流的起源。

宇航战斗机

PPT里是故意隐去作者的？？讲得不太透，需要其他文献辅助。

heavenblade

我来抛砖引玉吧。
只要流体具有无限强度，那么牛顿粘性律和无滑移边界是没有问题的。传统上我们对于流体力学方程组的处理也是这么实现的。
但是NASA TN D-5160报告的速度分布显示在壁面附近存在着速度滑移，这可能是测试手段导致的误差，也可能是真实的，具体需要详细分析。Phys. Rev. Lett.85, 980 (2000)给出了牛顿流体确实发生速度滑移的实验确证。那么，就需要对于速度滑移进行分类，如果是壁面发生真实滑移，那么对壁面加入滑移速度，Navier边界就是这么处理的。如果是表观滑移，那么需要对粘性律加以修正。

heavenblade

事实上真实固壁总是有粗糙度的，表面存在凹坑，流体会粘滞在这些凹坑中。虽然流体在固壁面上具有最强的剪切率，但是表面张力的存在可以帮助流体承受剪切。所以如果是表观滑移，流体屈服（不再符合牛顿粘性律）更可能发生在贴近固壁（但不是正在固壁）处。这样对粘性律就需要修正。这时表现出来的特征是：虽然剪应力变化不大，但是剪切率剧增。这时可能导致速度在横向分配，出现高低速条带，也就是出现相干结构的前奏。

onesupeng

呵呵，这个问题根本不值得讨论。滑移边界在微流体／稀薄气体这是大家知道的，ＰＲＬ文章测量的，也是非常接近分子尺寸的，即属于微流体范畴。这种多尺度问题（壁面附近，整体ｃｈａｎｎｅｌ）早已经不是新鲜的事情。要做的是，需要建立一套严谨的处理微尺度／稀薄气体滑移速度的理论，而不是争论无滑移的错误－－无滑移条件的应用范围已经出的非常明确。

superzhijun

感谢分享

coolboy

onesupeng 发表于 2017-1-5 07:01
呵呵，这个问题根本不值得讨论。滑移边界在微流体／稀薄气体这是大家知道的，ＰＲＬ文章测量的，也是非常接 ...

Lilley, C. R., and J. E. Sader, 2008: Velocity profile in the Knudsen layer according to the Boltzmann equation. Proc. R. Soc. London, Ser. A464, 2015-2035.

heavenblade

谢谢coolboy提供参考文献，关于壁面和流体的相互作用以及剪切变稀，个人觉得molecular dynamics from classical to quantum methods和detection of pathogens in water using micro and nano- technology这两书中分子动力学的结果很有意思