2015 第八章 粘性流体动力学基础.pdf

第第八章章 粘性流体力学基础粘性流体力学基础 8.1、流体的粘性及其对流动的影响 8.2、粘性流体的应力状态及广义牛顿内摩擦定理（本构 关系） 88.33、、粘性流体运动方程粘性流体运动方程NavierNavier-StokesStokes方程方程 8.4、粘性流体运动的基本性质 8.5、不可压缩粘性流动的准确解不可压缩粘性流动的准确解 真实流体运动真实流体运动真实流体运动真实流体运动———— 阻力问题阻力问题阻力问题阻力问题 Ch.8Ch.8 Viscous Fluid FlowViscous Fluid Flow 8.1、流体的粘性及其对流动的影响 1、流体的粘滞性 在静止状态下在静止状态下，流体不能承受剪力流体不能承受剪力。但是在运动状态下但是在运动状态下，流体可流体可 以承受剪力，而且对于不同种流体所承受剪力大小是不同的。 流体的粘滞性流体的粘滞性是指是指，流体在运动状态下抵抗剪切变形能力流体在运动状态下抵抗剪切变形能力。 流体的剪切变形是指流体质点之间出现相对运动。因此，流体的 粘滞性是指抵抗流体质点之间的相对运动能力粘滞性是指抵抗流体质点之间的相对运动能力。 流体抵抗剪切变形能力，可通过流层之间的剪切力表现出来。（ 这个剪切力称为内摩擦力这个剪切力称为内摩擦力））。流体在流动过程中流体在流动过程中，必然要克服内必然要克服内 摩擦力做功，因此流体粘滞性是流体发生机械能损失的根源。 牛顿的内摩擦定律牛顿的内摩擦定律 （（NNewtton年）） F U   AA hh 流体切应力与速度梯度的一般关系为 du n  A B  dy   1 1 -- =0+µdu/dy 22 22- =µ=µ （（du/dydu/dy ））^0^0.55 3 3-- =µdu/dy 4 4-- =µ(µ(du/dy)y)^2 5—理想流体 µ=0 5 du/dy 1binghan流体，泥浆、血浆、牙膏等 22伪塑性流体伪塑性流体，尼龙尼龙、橡胶橡胶、油漆油漆、绝绝 缘 3牛顿流体，水、空气、汽油、酒精等 4胀塑性流体，生面团、浓淀粉糊等 5理想流体，无粘流体。 8.1、流体的粘性及其对流动的影响 2、粘性流体运动特点 自然界中流体都是有粘性的自然界中流体都是有粘性的，因此粘性对流体运动的影响因此粘性对流体运动的影响 是普遍存在的。但对于具体的流动问题，粘性所起的作用 并不一定相同。特别是象水和空气这样的小粘性流体，对 于某些问题忽略粘性的作用可得到满意的结果。因此，为 了简化起见，提出了理想流体的概念和理论。 以下用若干流动事例说明粘性流动与无粘流动的差别以下用若干流动事例说明粘性流动与无粘流动的差别。 （1）绕过平板的均直流动 8.1、流体的粘性及其其对流动的影响 （