Serbest Kayma Sınır Koşulu Calculator

Formula first

Overview

Akışkan mekaniğinde, serbest kayma koşulu, sınıra normal hız gradyanının sıfır olduğu anlamına gelir, bu da duvarın akışkana viskoz bir sürüklenme kuvveti uygulamadığı anlamına gelir. Bu, sınır tabakası etkilerinin ihmal edildiği yüksek Reynolds sayısı akış simülasyonlarında veya idealize edilmiş viskoz olmayan akış modellerinde sıklıkla bir yaklaşım olarak kullanılır. Sınırda akışkan hızının, sınırın hızına eşit olduğu varsayılan kaymazlık koşulunun tersidir.

Symbols

Variables

${\mu }_1$ = Dynamic Viscosity, $\frac{d{v}_x}{dy}$ = Velocity Gradient, $\tau$ = Shear Stress, ${\tau }_w$ = Shear Stress

Apply it well

When To Use

When to use: İdealize akışları veya katı yüzeylerden uzaktaki viskoz duvar etkilerinin ihmal edilebilir olduğu bölgeleri modellerken uygulayın.

Why it matters: Bu, belirli arayüzlerde viskoz sınır tabakalarını çözme ihtiyacını ortadan kaldırarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği için Navier-Stokes denklemlerini basitleştirir.

Avoid these traps

Common Mistakes

• Serbest kaymanın düşük hızlı akışlarda duvarlara yakın gerçek viskoz akışkanlar için geçerli olduğunu varsaymak.
• Serbest kaymayı simetri sınır koşullarıyla karıştırmak.

One free problem

Practice Problem

0.001 Pa·s dinamik viskoziteye sahip bir akışkan için, serbest kayma sınır koşulu sağlandığında bir duvardaki gerekli hız gradyanı (dvx/dy) nedir?

Hint: Formül, negatif viskozite ve hız gradyanının çarpımını sıfıra eşitler.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Keep going

Related Formulas

References

Sources

1. White, F. M. (2011). Fluid Mechanics (7th ed.). McGraw-Hill Education.
2. Munson, B. R., Young, D. F., & Okiishi, T. H. (2006). Fundamentals of Fluid Mechanics. Wiley.
3. NIST CODATA
4. IUPAC Gold Book
5. Wikipedia: Free-slip boundary condition
6. White, Frank M. Fluid Mechanics. 8th ed., McGraw-Hill Education, 2016.
7. NIST Chemistry WebBook
8. White, Frank M. Fluid Mechanics. McGraw-Hill Education, 2016.