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§1-2. 输运过程的宏观规律
一. 黏性现象(粘滞现象)的宏观规律
1.流体流动
•流体在渠槽中、管道中流动,情况各异,有简有繁
•本章节只研讨简单情况, 即 流体在直圆柱型管道中流动,
并且流速不太大——呈现“层流”状态
2.层流
流速较小的流动,流体作分层平行流动,流体内每一质点的
轨迹(流线)是有规则的光滑曲线, 而且相邻质点的轨迹线
彼此稍有差异, 不同质点的轨迹线互不交混, 这样的流体
流动称为层流
GL.热物理学及熵1 1
湍流: 层流相对立的流体流动
•流速较大的流体流动,会发生湍流现象
•在流体流动中,局部的速度、压力等力学量关于时间、空间
位置发生不规则脉动时(发生随机变化时),即发生湍流现象
•处理湍流问题,需要采用统计力学方法
如图,点燃香烟后的烟柱,是热气流
在自由对流 的上升和加速过程中
形成的层流变湍流的典型例子
GL.热物理学及熵1 2
3.稳恒层流中的黏性现象
(1)稳恒层流
流体作层流,且流体中各层的速度不随
时间而变化, 这种流动称作稳恒层流
直圆管中流体的速度分布
(2)黏性力和黏性现象
黏性力也称 内摩擦力、粘滞力
相邻两流层的流速不同, 即二者有相对运动时, 在两流层的
接触面上有平行于接触面切向的一对作用力、反作用力—
称为 “黏性力”
1
1 v1 -F
v
2 2
F
2
GL.热物理学及熵1 3
•黏性力总是阻碍两流层之间的相对运动,即相对流速快的流层
对流速慢的流层施以拉力而使之加速 ; 而相对流速慢的流层
对流速快的流层施以阻力而使之减速
•流体具有内摩擦力的性质称为黏性, 液体、气体均有黏性
•黏性现象是非平衡现象
(3)稳恒层流模型 Z 动板A u0 F
置流体中两块水平板, u0
u
下方为静板 B,上方为 u2 1
u
动板A,板A在外力F作 3
用下以恒定速度 u 作
0
水平运动 o 静板B u =0
GL.热物理学及熵1
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