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流体的黏性

时间:2022-11-10 百科知识 版权反馈
【摘要】:流体具有内摩擦力的特性即为流体的黏性,或者说黏性即为运动流体具有抵抗剪切变形的能力。由于流体的黏性,流体在运动过程中必须为克服内摩擦力而做功,从而导致能量损失。流体的黏性也可用运动黏度表示,即牛顿内摩擦定律仅适用于在温度不变条件下,动力黏度μ等于常数的一类流体,如水、空气、酒精等。通常把符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,否则称为非牛顿流体。

6.1.3 流体的黏性

流体处于静止时不能抵抗剪切变形,但当两层流体之间有相对运动时,在其接触面上就会产生抵抗流体相对运动的内摩擦力:运动快的流层对运动慢的流层产生拉力,运动慢的流层对运动快的流层产生阻力。流体具有内摩擦力的特性即为流体的黏性,或者说黏性即为运动流体具有抵抗剪切变形的能力。由于流体的黏性,流体在运动过程中必须为克服内摩擦力而做功,从而导致能量损失。因此,黏性是运动流体产生机械能损失的根源。

根据牛顿内摩擦定律,任意两薄层间流体的切应力

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式中:μ为黏度(也称黏性系数)或动力黏度,单位为Pa·s;du、

dy分别为两薄层间的流速差和距离(见图6.1-1);img3008为流速梯度,即流速沿垂直于流速方向的变化率,实质上它代表流体微团的剪切变形速率。

黏度μ反映了流体黏性的大小,μ值越大,流体抵抗剪切变形的能力就越大。黏性主要与流体的种类和温度有关,压强的影响较小。液体的μ值随温度的升高而减小,气体的μ值随温度的升高而增大。流体的黏性也可用运动黏度表示,即

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图6.1-1

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式中ν的单位为m2/s或cm2/s。水的运动黏度可用下列经验公式计算:

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式中t为水温,以℃计。

牛顿内摩擦定律仅适用于在温度不变条件下,动力黏度μ等于常数的一类流体,如水、空气、酒精等。通常把符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,否则称为非牛顿流体。本章只讨论牛顿流体。

实际流体都是有黏性的,黏性是流体的固有属性,但考虑流体的黏性,将使流体运动的分析变得非常复杂。在流体力学中,为了简化理论分析,通常引入不考虑黏性的“理想流体模型”,关于黏性的影响则在得出结论后再考虑加以修正解决。

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