§2.粘滞流体一.流动形态.雷诺（O.Reybolds）实验.pptVIP

§2. 粘滞流体 一.流动形态 1.雷诺 (O.Reybolds)实验 2.层流(laminar flow)与湍流(turbulent flow) 层流：分层流动，彼此不混合。 湍流：流速出现横向分量，此时能耗与阻力都 急剧增加。 实验表明层流与湍流决定于液体、管径、流速。 3.雷诺数(Reynolds’ number) 判断流动形态 R＞2000 湍流 R＜1000 层流 　　　　　 二.粘滞阻力（viscosity resistance)仅讨论层流情况 1.速度分布与速度梯度 B板运动产生的速度分布： 液体在管道中的速度分布 2粘滞阻力（viscosity resistance) 实验证明： 二.流动规律 1.伯努利方程(Bernoulli’s theorem) 设ω→单位体积的流体从S1→S2的能耗。 则由能量守恒可得 2.泊松叶公式(Poiseuille’s formula)—— 流量方程 条件：圆形管道，水平放置，层流 三.斯托克斯阻力定律(Stokes’ law of viscosity resistance) 讨论球状物体在粘滞液体 中的受力情况。 条件：v很小，仅考虑粘滞 力，忽略压差阻力。 四.高速离心机 加速微粒的沉降速率; 分离不同的微粒。 例：直径数微米的红血球可直接在重力场(gravitational field)中沉降，而直径小于微米的蛋白质、病毒分子则无法在重力场中沉降。 用高速离心机 当：ω=6×104转／分， r = 6cm，可产生的离心 加速度为24万g。 分析沉降速率：设液体密度为ρ0，微粒密度ρ 受力情况： 实际中v可测出，则可在溶液中得到不同R值的 微粒。 * * 粘滞系数（coefficient of viscosity)，与温度有关 湍流的学说： 1.湍流的运动是瞬息万变、捉摸不透的，其形成完全是偶然的、随机的，湍流在每一点上的速度极不规则，极度混乱。要准确描述，就必须知道所有的初始条件，而这又是不现实的，也是不可能的，这完全类似于企图借助力学方程来研究宏观物体的所有分子的运动。因此，只能用统计的方法研究湍流在一段充分长时间内的运动（此时，初始条件将不起作用）。所以，湍流的理论应具有统计的性质。 2.湍流的紊乱中必存在基本秩序，湍流在原理上是可以知道的。物理学家哈洛认为：湍流的基本 形式是小涡流，或是涡流，湍流中有千百个旋涡，任何一个单独的小旋涡均与其他的旋涡有关，湍流的这些特性可用非线性方程描述。 我国著名科学家周培源等人就是从湍流的旋涡结构入手，找到了组成最简单的湍流运动——均匀各向同性流——湍流圆涡流，并获得了与实践相符合的湍流衰变规律和湍流微尺度的扩散规律。 虽然人们早就注意到了湍流现象，并提出了各种观点和理论，有些还解决了局部的、简化的问题，但至今还无一个完满的、有说服力的湍流理论。湍流问题被认为是流体力学中最根本也是最困难的问题。 Z 浮力（buoyancy) 由牛顿第二定律得(Newton’s second law of motion)： 自然之迷： 鄱阳湖的“魔鬼三角” 这是江西鄱阳湖的北湖区被称为“老爷庙”的水域。“魔鬼三角”水域发生的灾难是惊心动魄的。 1945年4月16日，一艘日本运输巨轮“神户号”驶到老爷庙水域，突然无声无息的沉入水中，船上200多人无一生还。其后，日本海军曾派人潜入湖中侦察，下水的人除一人返回外，其他人均神秘失踪。返岸者脱下潜水服后，神情恐惧，接着就精神失常了。 * *