流体的粘性和牛顿粘性定律94.ppt

1.4.1 流体的粘性和牛顿粘性定律 （1）牛顿粘性定律;平板间的流体剪应力与速度梯度;牛顿粘性定律：;②　单位 SI单位制 ： Pa· s ( N · s /m2) 物理单位制 ： P(泊), 达因·秒/厘米2 cP(厘泊) 换算关系：1cp=0.01 P=10-3 Pa · s=1 mPa · s;(3) 影响因素;(5) 混合物的粘度 按一定混合规则进行加和 对于分子不聚合的混合液可用下式计算;（6）流体类型;Ⅰ 假塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而减小。 几乎所有高分子溶液或溶体属于假塑性流体。 Ⅱ 胀塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而增大。 淀粉、硅酸盐等悬浮液属于胀塑性流体。 Ⅲ 粘塑性流体：当应力低于τ0 时，不流动；当应力高于τ0时，流动与牛顿型流体一样。 τ0 称为屈服应力。 如纸浆、牙膏、污水泥浆等。 Ⅳ 触变性流体：表观粘度随时间的延长而减小，如油漆等。 Ⅴ 粘弹性流体：既有粘性，又有弹性。当从大容器口挤出时，　挤出物会自动胀大。 如塑料和纤维生产中都存在这种现象。;0;1.4.2 流体流动的类型---层流及湍流;（2）雷诺实验现象;湍流： 主体做轴向运动，同时有径向脉动； 特征：流体质点的脉动 。 ;（3）实验分析;（1）剪应力分布 ; 剪应力分布;（2） 层流的速度分布 ;可见，层流流动的速度分布为一抛物线； 壁面处速度最小，0 管中心处速度最大;因此;② 壁面剪应力与平均流速间的关系 ;（3） 湍流时的速度分布和剪应力 ① 湍流描述 主要特征：质点的脉动 瞬时速度= 时均速度+ 脉动速度 ;较常见的情况，当Re处于1.1×105~3.2×106之间时，;u/umax;横坐标：;1.4.4 边界层概念;u;④　流动边界层的发展 平板上： 流体最初接触平板时，x=0 处，u0=0;δ=0； 随流体流动，x增加，δ增加（层流段）； 随边界层发展， x增加，δ增加。质点脉动，由层流向湍流过渡，转折点距端点处为x0； 充分发展：x ＞ x0 ，发展为稳定湍流。;层流：;u;层流时; (a）当流速较小时 流体贴着固体壁缓慢流过 (爬流)。;(b) 流速不断提高，达到某一程度时，边界层分离 。 ;流体流过单球体; (c)边界层分离的条件;;1.4.5 流体流动阻力计算 （1）流体阻力的表示方法 对应于机械能衡算的三种形式，流体阻力损失亦有三种表达形式：;二者之间的关系：;（2）? 圆形直管内的阻力损失;流体柱受到的与流动方向一致的推动力：;J/kg;　　 ①　层流时的摩擦系数及Hangen-Poiseuille方程;② 湍流条件下的摩擦系数 影响因素复杂，一般由实验确定。 影响因素： 几何尺寸及形状； 表面情况 ； 流体的物性，如 密度，粘度等； 流速的大小。 利用量纲分析法可以得到： ; 摩擦系数λ与Re、ε/l关系图 ;③ 摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度的关系 层流区 Re≤2000 过渡区 2000＜Re≤4000;④ 摩擦因子变化规律分析 粗糙度对λ的影响： 层流时：绕过突出物，对λ无影响。 湍流时： ◆ 当Re较小时，层流底层厚，形体阻力小，突出物对λ的 影响小； ◆ 当高度湍流时，层流底层薄，突出物充分暴露，形成 较大的形体阻力，突出物对λ的影响大。;⑥　非圆直管中流动阻力;（4） 局部阻力 ; 式中 ： le —— 当量长度 ;① 等径管总阻力计算;② 变径管总阻力计算 ;1.4.6 量纲分析;流动阻力;;Re和Eu的物理意义：;B3E6I9LcOgRjUmYp!tw)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!tw-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#sv)y0C3F7IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!sv)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D