Liukunopeuden

Liukunopeus tarkoittaa kahden rajapinnan välisen tangentin nopeuden suhdetta toisiinsa. Se kuvaa tilaa, jossa kosketuspinnat voivat liukua toistensa ohi eikä ole välttämättä kyse pelkästä kiinnittyneestä liikkeestä. Liukunopeutta käytetään laajasti hydrodynamiikassa, tribologiassa sekä kontakti- ja liikemekaniikassa.

Nesteen rajapinnoilla liukunopeus määritellään fluidin tangentin nopeutena seinää vasten. Yleisesti oletetaan no-slip -periaate, jonka mukaan rajapinnassa fluidin tangentin nopeus on nolla. Joissain tilanteissa, kuten mikroskooppisissa kanavissa tai harvemmissa oloissa, havaitaan kuitenkin liukua. Navierin liukukäsite kuvaa tätä tilannetta: tangentin nopeus seinään nähden on u_twall = l_s (∂u_t/∂n)|wall, missä l_s on liukupituus (liukuluku). Liukunopeuden merkitys ilmenee erityisesti pienissä mittakaavoissa, joissa rajapinnat vaikuttavat suuremmin virtaukseen ja kitkaan.

Kontakti- ja liikettä koskevissa tilanteissa liukunopeus tarkoittaa usein sitä, että kosketuspinnat eivät ole täydellisesti nopeudessa v = ωr. Tässä tapauksessa liukunopeus kontaktipinnassa on v_l = v − ωr, ja liukumäärä voidaan kuvata slip-ratiolla λ = (v − ωr)/v. Tämä on keskeistä esimerkiksi ajoneuvojen pyörien ja kitkanhallinnan sekä liikkuvien koneiden suunnittelussa, missä riittävä liuku voi estää liikesuuntien liian suuria kuormia.

Käytännössä liukunopeutta mitataan tai arvioidaan muun muassa partikkelin kuvausmenetelmillä (PIV), leikkausjännityksiä tulkitsemalla sekä tribologian kokeissa, joissa huomioidaan sekä virtaus- että kosketusilmiöt. See also: boundary layer, no-slip, slip length, slip ratio.