流体的黏性及牛顿内摩擦定律.pptxVIP

流体的黏性及牛顿内摩擦定律工程流体力学

流体的黏性及牛顿内摩擦定律1.1流体的黏性流体在运动时，其内部相邻流层间要产生抵抗相对滑动（抵抗变形）的内摩擦力的性质称为流体的黏性。流体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出黏性，静止流体是不呈现黏性的。

流体的黏性及牛顿内摩擦定律1.1流体的黏性所谓内摩擦力是指：相邻流层间，平行于流层表面的相互作用力。如图所示，现在来考察两块平行平板，这两块板足够大，其边缘条件可以忽略不计；期间充满静止流体，两平板间距离h，以y方向为法线方向。保持下平板固定不动，使上平板沿着所在平面，以速度u运动，于是黏附于上平板表面的一层流体随平板以速度u运动，并一层一层地向下影响，各层相继运动，直至黏附于下平板的流层，速度为零。在u和h都较小的情况下，各层的速度沿法线方向呈直线分布。上平板带动黏附在板上的流层运动，而且能影响到内部各流层运动，表明内部各层之间存在着剪切力，即内摩擦力。由此得出，黏性是流体的内摩擦特性。

流体的黏性及牛顿内摩擦定律1.2牛顿内摩擦定律根据大量的实验，牛顿提出：流体内摩擦力（又称黏性力、切力）T与流层的接触面积A及流速梯度成正比，即与流体的性质有关，而与接触面上的压力无关。即 （2-8）若以单位面积上内摩擦力（称为切应力）τ表示，则τ为： （2-9）公式（2-8）和（2-9）称为牛顿内摩擦定律。

流体的黏性及牛顿内摩擦定律1.2牛顿内摩擦定律式中：μ——动力黏滞系数，亦称动力黏度或黏度，它是与流体种类及其温度有关的比例常数，单位是Pa·s（1Pa·s=1N/m2·s）。该参数是衡量流体黏滞性大小的量，μ值越大，流体越黏，流动性越差。 ——速度梯度，表示流体流速在法线方向上的变化率。τ——切应力，表示单位面积的内摩擦力，亦称单位面积上的黏滞力。对于相接触的两个流层，作用在不同流层上的切应力必然是大小相等、方向相反的。

流体的黏性及牛顿内摩擦定律1.2牛顿内摩擦定律因上、下层的流速相差du，经dt时间，发生剪切变形dγ，即 ,由此可知，速度梯度实为流体质点的剪切变形速率，因此，牛顿内摩擦定律也可以表示成 （2-9）上式表明，流体因黏性产生的内摩擦力与质点的剪切变形速率成正比。

流体的黏性及牛顿内摩擦定律1.3流体的黏滞系数动力黏滞系数μ用于表征流体黏滞性的强弱。μ值越大，流体越黏，流动性越差。流体的黏滞系数通常可由实验测定，其单位常用“泊”（P）或“厘泊”（cP）。其中，1泊（P）＝0.1帕·秒（Pa·s），1厘泊（cP）＝0.01泊（P）＝1毫帕·秒（mPa·s）。此外，流体的黏性还常用另一种形式的黏滞系数ν来表示，其中： (2-10)ν称为运动黏滞系数或运动黏度，单位是m2/s。实际应用中，运动黏度常用“斯”（St）或“厘斯”（cSt）表示，其中，1斯（St）=10-4m2/s，1厘斯（cSt）=1mm2/s。

流体的黏性及牛顿内摩擦定律1.3流体的黏滞系数同样，运动黏滞系数v也可以表征流体黏滞性的强弱。在相同条件下，ν值越大，流体黏滞性越大，流动性越差。

流体的黏性及牛顿内摩擦定律1.3流体的黏滞系数表2-5不同温度下水的黏滞系数温度t（℃）动力黏滞系数μ（10-3Pa·s）运动黏滞系数ν（10-6m2/s）温度t（℃）动力黏滞系数μ（10-3Pa·s）运动黏滞系数ν（10-6m2/s）01.7921.792400.6540.65951.5191.519450.5970.603101.3101.310500.5490.556151.1451.146600.4690.478201.0091.011700.4060.415250.8950.897800.3570.367300.8000.803900.3170.328350.7210.7251000.2840.296

流体的黏性及牛顿内摩擦定律1.3流体的黏滞系数表2-6不同温度下空气的黏滞系数温度t（℃）动力黏滞系数μ（10-5Pa·s）运动黏滞系数ν（10-6m2/s）温度t（℃）动力黏滞系数μ（10-5Pa·s）运动黏滞系数ν（10-6m2/s）01.7213.7902.1622.9101.7814.71002.1823.6201.8315.7120826.2301.8716.61402.3628.5401.9217.61602.4230.6501.9618.61802.5133.2602.0119.62002.5935.8702.0420.52502.8042.8802.1021.73002.9849.9

流体的黏性及牛顿内摩擦定律1.3流体的黏滞系数由表2-5和表2-6可以看出，当温度升高时，水的