粘性流体的流动及规律.pptVIP

第二章流体的运动2—3黏性流体的流动及规律第二章流体的运动2—3黏性流体的流动及规律利用湍流的这一特性，医生能用听诊器辨别出血流的非正常情况，从而诊断某些心血管疾患；通过听取支气管、肺泡呼吸音的正常与否，诊断肺部疾病。测量血压时，在听诊器中听到的声音，也是血液通过被压扁的血管时，产生湍流所发生的让半径为r的小球在黏性流体中自由下沉,开始时,小球受到方向向下的重力和方向向上的浮力作用,重力大于浮力,小球加速下降.随着速度的增加,黏性摩擦阻力逐渐增大.第三节黏性流体的流动层流、湍流（laminarflow、turbulentflow)流动的液体，实际分成许多平行与管壁的薄圆桶状薄层，各层之间有相对运动。层流示意图甘油缓慢流动层流管内的甘油的流动是分层的，这种流动称为层流（laminarflow）流体层流时，流动稳定，相邻各层以不同的速度作相对运动，彼此不相混合。这对作用力即为流体的内摩擦力，也称为黏性力。流体的黏性力湍流黏性流体作层流时，层与层之间仅作相对滑动而不混合。但当流速逐渐增大到某种程度时，层流的状态就会被破坏，出现各流层相互混淆，外层的流体粒子不断卷入内层，流动显得杂乱而不稳定，甚至会出现涡旋，这种流动称为湍流（turbulentflow）。核爆蘑菇云火山爆发流体在作湍流时，能量消耗比层流多，湍流与层流的主要区别之一是湍流能将一部分能量转化为声能（噪声），这在医学上具有实用价值。利用湍流的这一特性，医生能用听诊器辨别出血流的非正常情况，从而诊断某些心血管疾患；通过听取支气管、肺泡呼吸音的正常与否，诊断肺部疾病。测量血压时，在听诊器中听到的声音，也是血液通过被压扁的血管时，产生湍流所发生的。雷诺（O·Reynolds）最早对湍流现象进行系统研究，1883年他通过大量的实验，证实了流体在自然界存在两种迥然不同的流态，层流和湍流。雷诺(OsborneReynolds1842-1912)英国力学家、物理学家、工程师。雷诺在流体力学方面最主要的贡献是发现流动的相似性原理。二、雷诺数(Reynoldnumber)（Re）：定义：雷诺数没有量纲说明：（5点）在几何形状相似的管道中流动的流体，不论它们的v(液体的平均流速）、r、?、?（液体密度）如何，只要Re相同，它们的流动类型就相同。Re1000时，流体流动为层流；Re1500时，流体流动为湍流；1000Re1500时，流动不稳定；Re1Re=1.54Re9.6Re=2000不同雷诺数的圆柱绕流流场在流量一定的情况下，v∝1/s；v∝1/πr2；Re∝ρ/ηr流体的黏度?愈小,密度?愈大,流速愈大,管半径愈大,愈容易发生湍流.三、牛顿黏滞定律(Newtonianviscositylaw)黏性流体作层流时，速度的逐层变化可以用速度梯度来定量表示。相距?x的两流层的速率差为?v，则表示这两层之间的速率变化率。称为沿x方向（与流速方向垂直）的速率梯度。黏性流体的流动1.速度梯度(velocitygradient)速率梯度：2.内摩擦力流体作层流时，相邻的两层流体作相对滑动，两层之间存在着切向的相互作用力-------内摩擦力或黏滞力（internalfriction）。内摩擦力是由分子间的相互作用力引起的。内摩擦力的作用是阻碍两流体层相对运动。内摩擦力的方向：与流体层平行，是切向力η：黏度（viscosity）或黏性系数，是反映流体黏性的宏观物理量。取决于流体的性质，并与温度有关。3.牛顿黏滞定律(Newtonianviscositylaw)实验证明内摩擦力的大小：牛顿黏滞定律S：两流体层间的接触面积黏度（viscosity）（黏滞系数）几种流体的黏度单位：N·s·m-2或Pa·s（帕·秒）；P（Poise,泊）1P=0.1Pa·s黏度的大小取决于流体的性质，并受温度的影响。液体的黏滞系数随温度的升高而降低气体的黏滞系数随温度的升高而增加几种流体的黏度流体温度(?C)黏度(10-5Pa?s)流体温度(?C)黏度(10-5Pa?s)空气01.71水01.8201.82370.691002.711000.3氢气200.88甘油208.302511.3026.54.94二氧化碳201.47血液373.0~5.01001.83血浆371.0~1.42502.45血清370.9~1.2牛顿流体(New