振荡壁面流动中的边界滑移分析

利用分子动力学（MD）模拟，基于 Stokes 第二问题研究了非定常流动中流体 - 固体边界的滑移现象。与相应定常流动的临界剪切率以下的情况相比，观察到滑移增加。这种滑移增加归因于定常流动中未体现的流体惯性力。建立了一个用于滑移的非定常数学模型，该模型估算了边界处滑移的增量。模型表明，除了壁面处的流体剪切率外，滑移还依赖于加速度。通过将加速度表示为剪切率的函数，表明非定常流动中的壁面滑移由流体的剪切率梯度和剪切率控制。对模型进行无量纲化处理可得出一条通用曲线，可用于根据流体的剪切率和剪切率梯度信息确定流体 - 固体界面的滑移边界条件。确定了一个控制性的无量纲数，定义为相速度与声速之比，有助于解释滑移边界条件从有限滑移过渡到完全滑移的机制，并确定何时会发生这种过渡。观察到流体速度相对于壁面存在相位滞后。随着壁面振荡周期的减小和壁面疏水性的增加，滞后增大。在考察滑移速度随壁面速度的变化以及滑移速度随流体剪切率的变化时，观察到了迟滞现象。迟滞的原因归因于流体的非定常惯性力。