[科普中国]-无黏流

流体的黏性

假设有一股直匀流（速度均一，方向和大小不变），顺着流动方向放置一块无限薄的平板，流体的实际速度黏性流体流过物面时的速度分布分布就变为右图所示。流体在没有流到平板以前速度原是均一的，一流到平板上，直接贴着平板的那层流体速度降为零（即满足物面无滑移条件）；沿着法线向外，流体速度逐渐由零变大（即存在速度梯度），直到离平板相当远的地方流速才和原来没有显著差别。

生活中，比如河里的流水，靠岸处的水流就比河中心的水流慢些。

黏性的本质流体分子在不停地进行着不规则的热运动，不论流体是静止状态还是流动状态。这种不规则的热运动会使不同流层中的气体质量进行交换，而流体各层速度不同的话，邻层的两个流体分子的动量也不同。邻层之间既有质量交换，必有动量交换。快层流体分子由于热运动跑到慢层流体分子中，便从快层流动带走一份动量到慢层流动里，从而加快了慢层流体流动；反之，慢层流体分子由于热运动跑到快层流体分子中，便从慢层流动带走一份动量到快层流动里，从而减慢了快层流体流动。

所以，黏度只决定于分子的热运动速度，而流体的温度正是分子热运动的动能的一个直接标志，因此同一流体的黏度只决定于流体的温度，而与压强无关。

液体和气体的动力黏性系数随温度变化的趋势相反，因为它们产生黏性的物理原因不同，前者主要来自于液体分子间的内聚力，黏度与温度成正比；后者主要来自于气体分子的热运动，黏度与温度成反比。

分析特点无黏流是指不考虑黏性影响的流动。1

绝大部分流体是有黏性和热传导性的，只是在边界层外，流场中涡量和耗散近于零;传统上，Euler方程作为Navier-Stokes方程的低阶近似，用于高Reynolds数下的某些流动状态的近似处理，将黏性和热传导的影响忽略不计。在很多情况下，Euler方程解可以得到很好的结果。

多个运动物体在无黏性流体中的描述方法上海交通大学船建学院工程力学系的孙仁、秦一讨论了多个物体在无勃性流体中运动所采用两种方法的等价性。这种等价性意味着如果流体的能量名义上采用标准的物体表而积分形式，则每个物体上能量型水动力表达式可以扩展用来处理含有点涡的动力学问题。利用能量型描述方法在积分外的时间导数及对位置空间导数的简单性，可以大为简化多个物体相互作用所带来的速度势对时间求导后积分以及速度平方表面积分的复杂性。利用能量型方式，我们还可以拆分非定常Stokes流动问题中双调和函数中的调和函数项，并把它用拉格朗日方程处理，从而解决多物体在非定常Stokes流中的非线性动力学问题。2

漏瑞利波漏瑞利波存在于半无限无黏性流体和半无限固体媒质的界面处。

在各向同性无限固体媒质中传播的是均匀的平面波即纵波和横波，无限半空间均匀媒质中则存在瑞利波.瑞利波是一种平面不均匀表面波，瑞利波的幅值沿深度方向上呈指数衰减.在超声无损检测和评价领域，利用沿固体表面传播的瑞利波可以定量测量材料的声学参数和检测材料的表面和近表面缺陷，如裂纹、局部疲劳等.波的传播理论是超声波无损检测和评价的理论基础，对瑞利波的传播特性的研究可以为无损检测和评价材料的方法提供理论依据，因此对半无限媒质及分层介质中瑞利面波的特性开展了广泛而深入的研究。

Cherednichenko在线弹性小变形的假设下研究了无勃性可压缩流与固体界面上高频漏波的特性，并且将研究结果推广到曲率半径与波长相比很大的曲面时的情况。Sharma等基于一般的热弹性理论研究了无豁性流体载荷对漏表面波的影响，给出了受热载荷作用下漏瑞利波的解析表达式。Zhu等理论上研究了瞬时垂直流固表面的点载荷作用下在无勃性流固界面上产生的超声波，推导了其时域的积分表达式，并与有限元解进行了对比，研究结果可以为流固界面上的超声激励和检测提供理论基础和优化依据。3