ในพลศาสตร์ของไหลเงื่อนไขการไม่ลื่นไถลเป็นเงื่อนไขขอบเขต ที่บังคับให้ ของเหลวหนืดมีความเร็วเป็นศูนย์ที่ขอบเขตของแข็งเงื่อนไขขอบเขตนี้ได้รับการเสนอครั้งแรกโดยOsborne Reynoldsซึ่งสังเกตพฤติกรรมนี้ขณะทำการทดลองการไหลในท่อที่มีอิทธิพล^{[ 1 ]}รูปแบบของเงื่อนไขขอบเขตนี้เป็นตัวอย่างของเงื่อนไขขอบเขต Dirichlet

ในการไหลของของเหลวส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมของไหล เงื่อนไขการไม่ลื่นไถลโดยทั่วไปจะถูกนำมาใช้ที่ขอบเขตของแข็ง^{[ 2 ]}เงื่อนไขนี้มักจะล้มเหลวสำหรับระบบที่แสดงพฤติกรรมที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตันของเหลวที่เงื่อนไขนี้ล้มเหลว ได้แก่ อาหารทั่วไปที่มีไขมันสูง เช่น มายองเนสหรือชีสละลาย^{[ 3 ]}

เงื่อนไขการไม่ลื่นไถลเป็นสมมติฐานเชิงประจักษ์ซึ่งมีประโยชน์ในการจำลองการทดลองระดับมหภาคหลายอย่าง เป็นหนึ่งในสามทางเลือกที่เป็นประเด็นถกเถียงในศตวรรษที่ 19 โดยอีกสองทางเลือกคือชั้นหยุดนิ่ง (ชั้นของของเหลวที่หยุดนิ่งบางๆ ซึ่งของเหลวส่วนที่เหลือไหลผ่าน) และเงื่อนไขขอบเขตการลื่นไถลบางส่วน (ความเร็วสัมพัทธ์ที่จำกัดระหว่างของแข็งและของเหลว) อย่างไรก็ตาม ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าการลื่นไถล หากมีอยู่จริง ก็มีขนาดเล็กเกินกว่าจะวัดได้ ชั้นหยุดนิ่งถือว่าบางเกินไป และการลื่นไถลบางส่วนถือว่ามีผลกระทบเล็กน้อยต่อระดับมหภาค^{[ 4 ]}

แม้ว่าจะไม่ได้มาจากหลักการพื้นฐาน แต่ก็มีกลไกที่เป็นไปได้สองอย่างที่เสนอเพื่ออธิบายพฤติกรรมที่ไม่ลื่นไถล โดยกลไกใดกลไกหนึ่งจะเด่นกว่าภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน^{[ 5 ]}กลไกแรกกล่าวว่าความขรุขระของพื้นผิวเป็นสาเหตุที่ทำให้ของเหลวหยุดนิ่งผ่านการกระจายความหนืดผ่านความไม่สม่เสมอของพื้นผิว กลไกที่สองเกี่ยวข้องกับการดึงดูดของโมเลกุลของของเหลวกับพื้นผิว อนุภาคที่อยู่ใกล้พื้นผิวจะไม่เคลื่อนที่ไปพร้อมกับการไหลเมื่อการยึดเกาะแข็งแรงกว่าการเกาะติดที่ส่วนต่อประสานระหว่างของเหลวและของแข็ง แรงดึงดูดระหว่างอนุภาคของของเหลวและอนุภาคของของแข็ง (แรงยึดเกาะ) จะมากกว่าแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคของของเหลว (แรงเกาะติด) ความไม่สมดุลของแรงนี้ทำให้ความเร็วของของเหลวเป็นศูนย์ที่อยู่ติดกับพื้นผิวของแข็ง โดยความเร็วจะเข้าใกล้ความเร็วของกระแสเมื่อระยะห่างจากพื้นผิวเพิ่มขึ้น

เมื่อของเหลวหยุดนิ่ง โมเลกุลของมันจะเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องด้วยความเร็วแบบสุ่ม เมื่อของเหลวเริ่มไหล ความเร็วการไหลเฉลี่ย ซึ่งบางครั้งเรียกว่าความเร็วโดยรวม จะถูกเพิ่มเข้าไปในการเคลื่อนที่แบบสุ่ม ที่ขอบเขตระหว่างของเหลวกับพื้นผิวของแข็ง แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลวกับอะตอมของพื้นผิวจะแข็งแรงพอที่จะทำให้ความเร็วโดยรวมลดลงจนเป็นศูนย์ ดังนั้น ความเร็วโดยรวมของของเหลวจะลดลงจากค่าที่อยู่ห่างจากผนังไปเป็นศูนย์ที่ผนัง^{[ 6 ]}

เนื่องจากเงื่อนไขการไม่ลื่นไถลเป็นการสังเกตเชิงประจักษ์ จึงมีสถานการณ์ทางกายภาพที่เงื่อนไขนี้ใช้ไม่ได้ สำหรับการไหลที่เบาบาง เพียงพอ รวมถึงการไหลของก๊าซในชั้นบรรยากาศระดับสูง^{[ 7 ]}และสำหรับการไหลในระดับไมโครสเกล เงื่อนไขการไม่ลื่นไถลจะไม่ถูกต้อง สำหรับตัวอย่างดังกล่าว การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากเลข Knudsen ที่เพิ่มขึ้น ซึ่งหมายถึงความเบาบางที่เพิ่มขึ้น และความล้มเหลวอย่างค่อยเป็นค่อยไปของการประมาณค่าต่อเนื่องนิพจน์อันดับแรก ซึ่งมักใช้ในการจำลองการลื่นไถลของของเหลวในการไหลที่เบาบางเพียงพอ จะแสดงเป็น $${\displaystyle u-u_{\text{Wall}}=C\ell {\frac {\partial u}{\partial n}},}$$ ที่ไหน${\displaystyle n}$คือพิกัดที่ตั้งฉากกับผนัง${\displaystyle \ell }$คือระยะทางอิสระเฉลี่ยและ${\displaystyle C}$เป็นค่าคงที่ที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์การลื่นไถล ซึ่งโดยประมาณแล้วมีค่าประมาณ 1 สำหรับวัสดุส่วนใหญ่ที่มีความหยาบในระดับไมโครสเกล^{[ 8 ]}การหาค่าสัมประสิทธิ์การลื่นไถล C ครั้งแรกนั้นได้มาจากJames Clerk Maxwellโดยใช้วิธีการของทฤษฎีจลน์ของก๊าซโดยสมมติว่าอนุภาคจุดจะชนกับผนังแบบแพร่กระจายด้วยความน่าจะเป็น$แอลฟา$ซึ่งนำไปสู่ความสัมพันธ์$${\displaystyle C={\frac {2-\alpha }{\alpha }}}$$ ซึ่งลดลงเหลือ 1 สำหรับการชนแบบแพร่กระจายอย่างเดียว^{[ 9 ]} การขยายเกินกว่าการประมาณอันดับแรก ( การลื่นไถล ของแม็กซ์เวลล์ ) นี้ได้รับการดำเนินการโดยนักวิชาการเช่นCarlo Cercignani ^{[ 10 ]}ร่วมกับSidney ChapmanและThomas Cowling ^{[ 11 ]}

อีกทางเลือกหนึ่ง สำหรับการประมาณค่าอันดับแรก อาจใช้การแนะนำ${\displaystyle \beta =C\ell }$เป็นความยาวการลื่นไถล^{[ 12 ]} พื้นผิว ที่ไม่ชอบน้ำสูงบางชนิดเช่นท่อนาโนคาร์บอนที่มีอนุมูลอิสระเพิ่มเติม ก็ได้รับการสังเกตว่ามีความยาวการลื่นไถลที่ไม่เป็นศูนย์แต่เป็นระดับนาโนเช่นกัน^{[ 13 ]}

ในขณะที่เงื่อนไขการไม่ลื่นไถลถูกนำมาใช้เกือบทุกที่ในการจำลอง การไหล ที่มีความหนืดแต่บางครั้งก็ถูกละเลยและหันไปใช้เงื่อนไขการไม่ทะลุทะลวงแทน (โดยที่ความเร็วของของเหลวในทิศทางตั้งฉากกับผนังจะถูกกำหนดให้เท่ากับความเร็วของผนังในทิศทางนั้น แต่ความเร็วของของเหลวในทิศทางขนานกับผนังไม่มีข้อจำกัด) ในการวิเคราะห์เบื้องต้นของการไหลที่ไม่มีความหนืดซึ่งผลกระทบของชั้นขอบเขตถูกละเลย

เงื่อนไขการไม่ลื่นไถลก่อให้เกิดปัญหาในทฤษฎีการไหลหนืดที่เส้นสัมผัส : จุดที่ส่วนต่อประสานระหว่างของเหลวสองชนิดมาบรรจบกับขอบเขตของแข็ง ในที่นี้ เงื่อนไขขอบเขตการไม่ลื่นไถลหมายความว่าตำแหน่งของเส้นสัมผัสจะไม่เคลื่อนที่ ซึ่งไม่เป็นไปตามที่สังเกตได้ในความเป็นจริง การวิเคราะห์เส้นสัมผัสที่เคลื่อนที่ภายใต้เงื่อนไขการไม่ลื่นไถลส่งผลให้เกิดความเค้นอนันต์ที่ไม่สามารถหาปริพันธ์ได้ เชื่อกันว่าอัตราการเคลื่อนที่ของเส้นสัมผัสขึ้นอยู่กับมุมที่เส้นสัมผัสทำกับขอบเขตของแข็ง แต่กลไกเบื้องหลังเรื่องนี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้

• สภาพพื้นผิวกันลื่นที่ScienceWorld
• พฤติกรรมของของเหลวเมื่ออยู่ใกล้พื้นผิว
• ภาพยนตร์พล็อตปล่องไฟ