应用流体力学应用流体力学 (4).pdf

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1、1.2 流体的主要力学性质1.2.3 黏性1.2.4 表面张力1.2.5 饱和蒸汽压与汽蚀1.2.3 黏性 当我们搅动杯子中的水会产生旋涡，停止搅动静止一段时间后，水面会逐渐复原。思考：如果换用壁面更为粗糙的杯子，水面复原的时间会更快吗？这种使水面复原的力是如何产生的？下图所示实验中分别为光滑表面、普通表面和粗糙表面的固体圆盘置于三个盛有相同液体的相同容器中。转动圆盘并放开让其自由地逐渐停止，试问三者的衰减时间哪一个最长？哪一个最短？光滑表面普通表面粗糙表面1.2.3 黏性库仑实验因为使圆盘停下来的摩擦力不是来源于圆板表面与流体之间的摩擦，而是液体内部的内摩擦力，是由液体的黏性引起的，与圆盘的

2、表面粗糙度无关。实验结果显示，三者的衰减时间相同。库伦实验示意图流体黏性是如何产生力的作用的呢1.2.3 黏性 黏性：流体所具有的阻碍流体流动,即阻碍流体质点间相对运动的性质称为黏滞性,简称黏性。黏性主要成因分子间引力作用分子热运动的动量交换1.2.3 黏性黏性 分子间引力的作用FF 流速较慢的分子受到流速较快的分子吸引力的作用而加速。同理流速较快的分子也在流速较慢的分子力的作用下减速。1.2.3 黏性 分子间无规则运动引起的动量交换 快层中流体分子通过无规则热运动进入慢层，传递给慢层分子动量使其加速。同理慢层中的分子也会通过无规则热运动进入快层并产生动量交换使其减速。1.2.3 黏性在分子间

3、引力和无规则热运动引起的动量交换共同作用下，流体之间产生了内摩擦力，该力与流体的黏性密切相关。两平板中间充满均质流体，下板固定，上板在切向力F作用下作匀速直线运动，一段时间后，流体的速度分布如下图所示：最上层流体在上板的带动下以速度u0向前运动 中间层流体在由于流体黏性力的作用向前运动，速度由上到下逐渐减小，呈现线性分布。最下层流体与下板一起保持静止1.2.3 黏性平板间流动实验 牛顿通过平板间流动实验，提出了流体内摩擦力的大小与流体速度梯度和接触面积成正比关系。fduTAdy=牛顿内摩擦定律动力黏度，单位 Pa s 除了动力黏度之外，工程上还常用运动黏度表达流体黏性的大小。=单位：m2/s发

4、音|mju|发音|nju|1.2.3 黏性牛顿内摩擦定律fTduAdy=单位面积上的内摩擦力称为黏性切应力，用表示，其大小为：满足牛顿内摩擦定律牛顿流体 不满足牛顿内摩擦定律非牛顿流体牛顿流体非牛顿流体1.2.3 黏性 黏性是流体的固有属性，不随运动状态的变化而变化。流体的黏度随压强和温度变化,一般受压强影响较小,受温度影响较大。静止流体其内摩擦力为0，是由于其流体内部运动梯度为0，其黏性大小与处于运动状态时相同。气体与液体黏度随温度变化的趋势不同，下面分别进行介绍。1.2.3 黏性影响黏性的因素 流体的黏性来源于分子间引力和分子热运动，对于气体和液体而言，其分子排列的紧密程度以及无规则热运动

5、程度并不相同。液体分子气体分子1.2.3 黏性黏性与温度的关系 对于液体而言分子间作用力是决定其黏度的主要因素。液体分子间吸引力减小黏度温度液体1.2.3 黏性FT温度升高会导致分子间距增大，分子间作用力减小，从而黏度降低。Tv 对于气体而言，分子间的动量交换是影响气体黏性的主要因素。气体分子间动量交换增强黏度温度液体气体温度升高1.2.3 黏性温度升高，气体分子无规则热运动加剧，分子之间碰撞的动量交换增多，黏性上升。流体的内摩擦力与固体之间的摩擦力存在很大的区别：速度流体固体正压力接触面面积无关速度梯度成正比无关影响很小成正比成正比固体滑动摩擦力Nf=F流体摩擦力fduTAdy=1.2.3

6、黏性与固体滑动摩擦力的对比1.在通常情况下，流体的黏性大小与流体的_有关。A.流速B.流动表面状况C.压强D.温度习 题2.下列叙述中_是正确的。A.静止液体的动力黏度为0B.静止液体的运动黏度为0C.静止液体的受到的切应力为0D.静止液体的受到的压应力为01.在通常情况下，流体的黏性大小与流体的_有关。A.流速B.流动表面状况C.压强D.温度D习 题2.下列叙述中_是正确的。A.静止液体的动力黏度为0B.静止液体的运动黏度为0C.静止液体的受到的切应力为0D.静止液体的受到的压应力为01.在通常情况下，流体的黏性大小与流体的_有关。A.流速B.流动表面状况C.压强D.温度DC习 题3.润滑油的物性在冬季和夏季有什么不同？4.流体的黏度与哪些因素有关？它们随温度如何变化？答：润滑油的黏度随着温度的升高而减小，因而在夏季温度较高、黏度较小，冬季温度低，黏度较大。答：流体的种类、温度、压强。液体黏度随温度升高而减小，气体黏度随温度升高而增大。习 题5.已知半径为R圆管中的流速分布为式中c为常数。试求管中的切应力与r 的关系。22=(1)rucR解：由已知221rucR=得：22durcdrR=从而得2ducrdrR=习 题谢谢聆听！