要點

• 蠕動流動描述了慣性可忽略不計的流體流動。 

• 雷諾數為零時的蠕動流就是我們所說的斯托克斯流。

• 與一般流體流動相比，由于不存在非線性或平流項，蠕動流更容易用數學方法求解。

高粘度流體（例如油漆、重油和食品加工材料）的流動是蠕動流動的示例

您還記得在小學科學課上學過的爬行物和攀爬植物嗎？我們根據植物是沿著土壤水平還是垂直生長，將植物分類為爬行植物或攀緣植物。爬行運動存在于生物和非生物中，“爬行者”的主要特征是漸進的運動。

只要滿足某些條件，我們就可以將流體的逐漸流動與蠕動運動聯系起來。蠕動流的一個重要例子是重油、蜂蜜等的運動。這些流體由于粘度而難以流動。在許多應用中，我們都使用顯示蠕動流動的流體。讓我們通過幾個例子來探討一下這個流程。 

流體中的蠕動流動  

蠕動流動描述了慣性可忽略不計的流體流動。施加在流體上的粘性力和壓力大于慣性力。高粘度的流體難以流動，并且通常以蠕動運動移動。盡管這些流體的慣性可以忽略不計，但它們主要由內摩擦決定。緩慢流動的流體是非湍流的，并且不會產生旋轉渦流。蠕動流體會繞過障礙物蠕動，而不是變成湍流。

蠕動流也稱為斯托克斯流。在流體的蠕動運動中，粘性力比平流慣性力占主導地位。在流體中，蠕動流是流線彼此平行的層流類型。蠕動流的速度非常低。 

雷諾數和蠕動流 

雷諾數是一個無量綱數，給出了平流慣性力和粘性力之間的關系。雷諾數與流體的密度和流體的速度成正比，與流體的動態粘度成反比。雷諾數的值區分流體中的層流類型和湍流類型。對于低于 2000 的雷諾數，流動類型為層流。雷諾數越高，流動越混亂。當雷諾數大于2000時，流動類型為湍流。

對于蠕動流，雷諾數小于 1 (Re<<1)。當雷諾數小于1時，可以忽略慣性效應，僅考慮粘性阻力。流體的蠕動運動是非混沌的。以蠕動運動傳播的流體流動是時間可逆的。 

納維-斯托克斯方程和蠕流 

準確地說，雷諾數為零時的蠕動流就是我們所說的斯托克斯流。微流體裝置中的雷諾數很小，可以歸類為蠕動流。流體中的蠕動流是粘性流，可以使用納維-斯托克斯方程進行數學表達。

在微流體裝置中觀察到的蠕動流中，納維-斯托克斯方程的左側項（給出流體動量的變化率）被忽略。蠕動流體的納維-斯托克斯方程中的動量項是非線性的，忽略這些項會使方程線性化。當給定蠕變流體流動的雷諾數較小時，需要考慮納維-斯托克斯方程中的對流項。 

蠕動流的例子

利用蠕動流的應用之一是流體動力潤滑。流體動力潤滑利用高粘性流體的特性及其通過小通道的流動來帶來有效的潤滑。潤滑液通過軸承和座圈之間的間隙的流動由粘性摩擦和壓力梯度之間的平衡控制。施加在軸承間隙中的重壓有助于防止表面相互摩擦，從而有效地產生流體動力潤滑。 

基于流體蠕動流動的應用不限于：

• 高粘度流體的流動，例如油漆、重油和食品加工材料 

• 熔體擠出

• 沙子或巖層中的滲漏

• 粉塵顆粒沉降

• 任何在液體中移動的小物體

• 微生物在流體中的運動

• 地下水或石油通過小通道或裂縫的流動

與一般流體流動相比，由于不存在非線性或平流項，蠕動流更容易用數學方法求解。Cadence 的軟件套件可以幫助您找到蠕動流以及復雜的一般流體流動的解決方案。借助這些工具，可以更輕松地在復雜的流體相關系統中運行 CFD 仿真，從而促進流體流動建模。

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文章來源：cadence博客