5.2. КРАЕВЫЕ УСЛОВИЯ К УРАВНЕНИЯМ ГИДРОДИНАМИКИ
При рассмотрении задач, связанных с движением жидкой среды, важнейшим пространственным краевым условием является скорость течения в непосредственной близости к твердой ограждающей поверхности (стенки канала, поверхность обтекаемого тела). В том случае, когда неподвижная твердая стенка непроницаема, нормальная к ее поверхности составляющая вектора относительной скорости потока среды равна нулю. Если на ограждающих поверхностях в результате какого-либо физического или химического процесса происходит поглощение или выделение жидкости, то нормальная к стенке составляющая вектора скорости потока среды определяется скоростью протекания соответствующего процесса на стенке.
В отношении составляющей вектора относительной скорости потока, касательной к твердой стенке, опытом установлено, что на стенке она равна нулю. Это обстоятельство является следствием «прилипания» всякой реальной жидкости к твердой поверхности. Исключение составляет только движение сильно разреженного газа, когда длина свободного пробега молекул становится большой по сравнению с поперечным размером канала, по которому этот газ движется.
Таким образом, если плоскость касательна в данной точке к поверхности ограждения и у нормальна к ней, то составляющие вектора скорости течения на стенке равны
(5.2.1)
Здесь — объемная скорость поглощения (выделения) жидкости на твердой стенке, — массовая скорость того же процесса, .
Величина считается положительной, если она направлена от стенки в глубь потока. В этом случае и величину считают положительной, а количество текущей среды возрастает в направлении осредненного движения потока. При поглощении части среды на стенке величине приписывают знак минус. В этом случае скорость направлена из потока к стенке, а количество текущей среды в направлении осредненного движения уменьшается.
В соответствии со сказанным составляющие градиента скорости на твердой стенке
где — касательные напряжения на стенке, Па. В местах втекания и стока жидкости должны быть заданы распределения скоростей и давления.