流体力学 粘滞液体的运动

速度梯度黏滞定律

层流(laminarflow):

各层流体互不混杂

黏滞力:各层流体之间存在的摩擦力.一、实际流体的黏滞定律xAByv=v(y)v=0ff´zxOyv1v2f

f§2-3黏滞液体的运动1流体力学粘滞液体的运动黏滞系数

与流体本身性质有关温度液体气体

单位:SI制:帕

秒(Pas)满足的流体叫牛顿流体空气20oC1.82×10-5Pa·s水20oC1.01×10-3Pa·s重机油15oC66×10-3Pa·s2流体力学粘滞液体的运动各种物质的黏滞系数液体温度°C

10-3Pa·S气体温度°C

10-5Pa·S水020501001.791.010.550.28空气206711.824.2水蒸气01000.91.27水银0201.691.55CO2203021.474.7酒精0201.841.20氢202510.891.3轻机油1511.3氦201.96重机油1566CH4201.103流体力学粘滞液体的运动二、实际流体定常流动的伯努利方程

实际上，流体流动时需要克服黏滞性引起的内摩擦力，以及固体边界对流体的摩擦阻力等。机械能热能、声能上游下游能量守恒流管中单位重量流体从横截面1处流到2处所损失的机械能实验指出：能量损失的大小与流体的流动状态有关4流体力学粘滞液体的运动实际流体与理想流体理想流体单位体积流体的总能量在管中各处都相等，所以压强也相等。对于实际流体，管中各处若流速相同，下游克服黏滞阻力所作的功总大于上游，由伯努利方程可知，上游的流体压强必大于下游的压强。要使实际流体作稳定流动，上下游必须有一定的压力差来克服内摩擦力作的功。5流体力学粘滞液体的运动三、湍流(turbulentflow)实际流体两种状态：层流、湍流红色液体与水密度一样阀门开启程度不同，A管中水流状态有何不同？Av很大或S线度增大时流体在向前运动同时还出现横向运动6流体力学粘滞液体的运动A湍湍A阀门微开阀门开大阀门再开大阀门开启程度不同，A管中水流状态有何不同？7流体力学粘滞液体的运动

管道或河渠中的水流，通风管道中的空气流，一般皆为湍流。出现条件——雷诺(O.Reynolds)判据：实验得出湍流层流不稳定过渡状态混沌(Chaos)现象(非线性运动)1.对初始条件敏感2.表观混乱无序，实际具有深层次规律8流体力学粘滞液体的运动四、泊肃叶定律L段之压力差黏滞阻力定常流动液体在半径为R的圆管内流动黏滞力L9流体力学粘滞液体的运动定常流动10流体力学粘滞液体的运动泊肃叶公式的另一表示形式：l为管长，v为平均流速

测量黏滞系数：测出流量QV、管径R,由QV求得11流体力学粘滞液体的运动五、斯脱克斯定律

固体在理想流体中匀速运动时，不受阻力。在实际流体中运动，由于存在黏滞性，会受到阻力的作用。

球体在实际流体中所受到的黏滞阻力可用斯脱克斯定律(Stoke’slaw)描述

为黏滞系数，r为小球半径，v为小球在流体中的运动速度。12流体力学粘滞液体的运动

小球所受黏滞阻力与浮力之和与重力平衡,小球开始作匀速直线下落时的速度称收尾速度(terminalvelocity)

vT(沉积速度)

—小球密度

0—液体密度13流体力学粘滞液体的运动例题4一个直径为6.0mm的玻璃球，在盛甘油的筒中自静止下落。现测得小球降落的终极速度为3.1cm/s，试计算甘油的粘度。已知玻璃球的密度为，甘油的密度为。[解]当小球以终极速度降落时，小球所受的粘性阻力等于其重力。14流体力学粘滞液体的运动例5试分别计算半径为

的雨滴的极限速度，已知空气的黏度为

密度为解：15流体力学粘滞液体的运动流体力学总结1。完全不可压缩的无黏滞性流体称为理想流体(idealfluid)——理想模型2。定常流动(稳恒流动steadyflow)——流体内各处流速不随时间变化3。流体连续性方程(continuityequationoffluid):16流体力学粘滞液体的运动4。伯努利方程：在同一管道中任何一点处，流体每单位体积的动能和势能以及该处压强之和为常量。小孔泄流液体静压强公式：皮托(pitot)管原理17流体力学粘滞液体的运动