粘性と非粘性についてちょっと混乱してきたので、解消させてください！

質問

粘性と非粘性についてちょっと混乱してきたので、解消させてください！

まず、現在の粘性の定義に対する認識ですが、噛み砕いて言いますと、【隣あった流体が異なる速度で流れている場合、これらの速度をならして一様にしようとする向きに剪断力が発生しこの性質が粘性である】、と認識しています。

これは、つまり逆に非粘性の流体の場合、ある流線の速度がそれと隣り合う流線の速度と異なっていても、互いに干渉せず、各々そのままの速度で流れていくことと思います。

そこで抱いた疑問が、no-slip condition と、物体に働く抵抗についてです。("剥離"併せて)

まず、前者ですが、物体との境界において相対速度がゼロというのは粘性に依存するものなのですか、それとも非粘性の流体であっても成り立たねばならないものなのですか？ 上の定義で考えると、物体の隣の流体は物体が速度ゼロでも関係なくそのままの流れを維持するので、no-slipでなくて良いと思うのですが。　 しかしその場合、『すべる』というのが物理的な現象としてにどういうことなのか分かりません(もちろん数学的には相対速度がゼロでないことと分かりますが)。

同時に、粘性がある場合はもちろん粘性により流体から壁などの物体に摩擦(skin friction)であるμ(∂u/∂y)が物体を引っ張るかたちで働きますよね。これはy=0で粘性により物体に引っ付いていると思っているのですが、そうすると非粘性流体からは働かないのでしょうか？ (するとやはり上記のno-slipは非粘性では無いことに)

また、粘性流体の剥離について、これは摩擦がゼロになるところということですが、つまりこの時点で粘性流体はy=0で物体に引っ付かない、つまりno-slipではなくなるのでしょうか？

支離滅裂とした文になってしまいましたが、粘性について、分かりやすい解説をよろしくお願いします！

回答No.1

noname#185706 · ベストアンサー

流体を非粘性と考えるのはひとつの理想化であって、流れのほとんどの領域で非粘性と扱える場合でも、物体のごく近くでは粘性が効いて境界層が形成され、流体は物体に「引っ付いている」と思います。

剥離点で摩擦が零になるのは
∂u/∂y = 0
になるためでしょう。剥離においても、流体は物体に「引っ付いている」と思います。