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Condizione di Scorrimento Libero Calculator

Questa condizione specifica che lo sforzo di taglio della parete è zero all'interfaccia fluido-solido, indicando nessuna resistenza al flusso tangenziale.

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Result
Ready
Velocity Gradient

Formula first

Overview

In meccanica dei fluidi, la condizione di scorrimento libero implica che il gradiente di velocità normale al bordo è zero, il che significa che la parete non esercita una forza di attrito viscoso sul fluido. Questa è frequentemente utilizzata come approssimazione nelle simulazioni di flusso ad alto numero di Reynolds dove gli effetti del confine dello strato limite vengono trascurati o nei modelli idealizzati di flusso non viscoso. Contrasta con la condizione di non scorrimento, in cui la velocità del fluido al bordo è assunta uguale alla velocità del bordo.

Symbols

Variables

= Dynamic Viscosity, = Velocity Gradient, = Shear Stress, = Shear Stress

Dynamic Viscosity
Velocity Gradient
1/s
Shear Stress
Pa
Shear Stress
Pa

Apply it well

When To Use

When to use: Applicare quando si modellano flussi idealizzati o regioni lontane da superfici solide dove gli effetti viscosi della parete sono trascurabili.

Why it matters: Semplifica le equazioni di Navier-Stokes per la fluidodinamica computazionale rimuovendo la necessità di risolvere gli strati limite viscosi a interfacce specifiche.

Avoid these traps

Common Mistakes

  • Supporre che lo scorrimento libero si applichi a fluidi viscosi reali vicino alle pareti in flussi a bassa velocità.
  • Confondere le condizioni al contorno di scorrimento libero con quelle di simmetria.

One free problem

Practice Problem

Per un fluido con una viscosità dinamica di 0.001 Pa·s, qual è il gradiente di velocità richiesto (dvx/dy) a una parete se la condizione di scorrimento libero è soddisfatta?

Hint: La formula uguaglia a zero il prodotto della viscosità negativa e del gradiente di velocità.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

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.