327-1.流体的黏性及黏性力.ppt

* * * * * * 1．流体的黏性及黏性力 黏性：阻滞流动的性质。 产生原因：流体分子间的内聚引力和分子的热运动。 流体流层间产生切应力的现象?流体的黏性； 切应力?黏性力。 1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 2．牛顿黏性定律 表述：流体的黏性力F与速度v0成正比，与两平板间距离H成反比，与接触面积A成正比。 稳定状态： 任意两流层: N 1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 * 单位面积上的黏性力（切应力） N/m2 思考 柱坐标系下的F表达式？ N 1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 * 3．黏性系数 ??动力黏性系数，动力黏度。 ⑴ 单位: ⑵ 物理意义： 时，单位面积上的黏性力，流体阻滞流动的能力，μ ? ，阻滞作用?。 ⑶ 影响因素： 流体种类 温度 1.4流体的黏性及牛顿黏性定律 运动黏度 m2/s * 液体：分子间内聚力为主。温度?，间隙?，内聚力?，??。 气体：分子热运动。温度?，热运动加剧，??。 Pa?s 单一气体 烟气（CO2、H2O、N2、O2??） 混合气体 1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 * 4．黏性动量传输及黏性动量通量 流体黏性作用 流体流层间出现速度差 分子热运动、分子内聚力 流体流层间产生动量交换 流层间产生切应力（黏性力） 1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 * 动量交换过程由流体的黏性所构成 黏性动量传输(物性动量传输) 1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 * 动量通量：单位时间通过单位面积所传递的动量，相当于单位面积上的作用力。 黏性动量通量：单位时间通过单位面积所传递的黏性动量，亦即单位面积上的黏性力（切应力）。 Pa ?yx?高速流层向低速流层传递； ?低速向高速为正； ?动量梯度（单位距离上的动量变化量)。 1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 * 运动黏度ν ⑴ 单位： ⑵ 物理意义： 时，单位面积上的黏性力，阻滞 流动的能力；亦即黏性动量传输量，ν亦称为黏性动量传输系数。牛顿黏性定律也就是流体黏性动量传输基本定律。 ⑶ 影响因素： 流体种类 温度 1.4流体的黏性及牛顿黏性定律 * 思考 黏性动量与黏性力的不同之处？ 传递方向 黏性动量：高速流层向低速流层(y)。 黏性力：流体流向(x) 。快速流层与流向相反；慢速流 层，与流向相同。 1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 * 5．牛顿流体及非牛顿流体 牛顿流体：满足牛顿粘性定律的流体。 非牛顿流体：不满足牛顿黏性定律的流体。 例如 所有气体、水及油类等。 例如 乳液、沙浆、矿浆、水煤浆、石灰等。 1.4流体的黏性及牛顿黏性定律 5. 牛顿流体与非牛顿流体 * 1.4 流体的黏性及牛顿黏性定律 6. 理想流体(? = 0）及黏性流体(? ? 0) [例1-3] P8 * 作用力 表面力 体积力 作用在流体表面上，且与表面积成比例的力。 作用在流体内部质点上，且与流体质量成比例的力。 1.5 流体上的作用力、能量、动量 * 表面力 压力(压强)：运动和静止流体均存在，称静压力。作用方向与作用面垂直，且指向作用面。 切应力(粘性力)：作用方向与表面平行，运动流体与固体的界面和有速度差的流层间存在。 体积力（质量力）：重力、惯性力等。 1.5 流体上的作用力、能量、动量 * 能量 作用力 动量 1.5 流体上的作用力、能量、动量 * （1）动量/A?? = 作用力/A = 能量/V （2）作用力、能量、动量是同类物理量的不同表现形式。相互平衡、传递及转换，流体的动量传输也就是力、能的平衡与转换过程。 结论 1.5 流体上的作用力、能量、动量 * 小 结 一、本课的基本要求 1．了解流体的黏性及黏性力。 2．掌握牛顿黏性定律及应用；黏性系数的单位、物理意义、影响因素。 3．掌握黏性动量传输、黏性动量通量及其表达式。 4．理解流体上的作用力、能量、动量之间的关系。 二、本课的重点、难点 重点：牛顿黏性定律及应用。 难点：概念的理解和掌握。 三、作业 习题P11 1-21 1-23 * 本章小结 主要内容：流体的概念，流体的密度、重度及比体积， 流体的压缩性及膨胀性，流体的黏性及牛顿黏性定律，流体上的作用力、能量及动量。 重点：流体的压缩性及膨胀性，流体的黏性及牛顿黏性定律。 难点：流体黏性的理解与掌握。 基本要求：掌握流体的特性、流体的压缩性及膨胀性，理解流体的黏性，掌握黏性动量传输与对流动量传输，掌握牛顿黏性定律及应用，理解流体上的作用力、能量及动量关系。 * * 式中 x?流向；y?速度变化方向；?速度梯度，速度增大方向为正（单位距离上的速度变化量），式中正负号的出现是为了保证?yx为正。 黏性力的作用方向平行于流体的流向，与速度梯度方向相正交。快