無黏性流(英語:inviscid flow)是指沒有黏度的理想流體產生的流場[1]。
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無黏性流的黏度趨近於零,因此雷諾數會趨近無限大。若忽略黏滯力時(就像無黏性流的情形),描述流體力學的納維-斯托克斯方程會簡化成歐拉方程。簡化後歐拉方程可以適用於無黏性流,前提是流體的黏度低,雷諾數遠大於1。利用歐拉方程可以求解許多低黏度時的流體力學問題。但是,若在固體邊界附近的流場(邊界層),或是有明顯速度梯度的流場(速度梯度是因為黏滯力造成的),黏度可以忽略的假設就不適用了[1][2][3]。
無黏性流又可以再分類為無旋性的位流,以及有旋性的無黏性流。
雷諾數
雷諾數(Re)是常用在流體力學以及工程上的無因次量[5][6]。最早是由喬治·斯托克斯在1850年提出,後來阿諾·索末菲在1908年為此概念命名,之後因為奧斯鮑恩·雷諾而為大家所知[6][7][8]。雷諾數的公式如下:
符號 | 說明 | 單位 | |
---|---|---|---|
特徵長度 | m | ||
流體速度 | m/s | ||
流體密度 | kg/m3 | ||
流體粘度 | Pa*s |
雷諾數代表流體中慣性力相對於粘滯力的比例,在判斷粘滯力的相對重要程度時相關有用[5]。無粘性流中粘滯力為0,因此雷諾數為無限大[1]。若粘滯力可忽略時,雷諾數遠大於1[1]。此時,可以假設是無粘性流,以簡化流體動力學的問題。
無黏性流不適用的情形
許多的流場中黏滯力的影響很小,可以近似為無黏性流,但在許多情形下,無法省略黏滯力的影響。在流場邊界附近因為有邊界層,即使黏度很小,會增強黏滯力的效果。在一些高雷諾數的流場中也會出現紊流,是能量被黏滯力耗散之前,轉換為越來越小幅度運動的現象[來源請求]。
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參考資料
文獻
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