第一二章流體力學(xué)

1、2021/7/41 流體力學(xué) 2021/7/42 Fluid Mechanics, Fluid Hydrodynamics, Hydrodynamics 研究對(duì)象:流體(Fluid)。包括液體和氣體。 液體無形狀,有一定的體積;不易壓縮,存在自由 （液）面。 氣體既無形狀,也無體積,易于壓縮。 研究任務(wù): 研究流體所遵循的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及流體和周圍 物體之間的相互作用。 2021/7/43 2021/7/44 工程流體力學(xué)是研究流體（液體、氣體）處于平衡狀態(tài)和工程流體力學(xué)是研究流體（液體、氣體）處于平衡狀態(tài)和 流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在工程技術(shù)領(lǐng)

2、域中的應(yīng)用。 流體力學(xué)在工程技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。在能源、化工、流體力學(xué)在工程技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。在能源、化工、 環(huán)保、機(jī)械、建筑（給排水、暖通）等工程技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、環(huán)保、機(jī)械、建筑（給排水、暖通）等工程技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、 施工和運(yùn)行等方面都涉及到流體力學(xué)問題。施工和運(yùn)行等方面都涉及到流體力學(xué)問題。 20世紀(jì)中葉以后世紀(jì)中葉以后,流體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容流體力學(xué)的研究?jī)?nèi)容,有了明顯的轉(zhuǎn)變有了明顯的轉(zhuǎn)變,除了除了 一些較難較復(fù)雜的問題一些較難較復(fù)雜的問題,如紊流、流動(dòng)穩(wěn)定性與過渡、渦流動(dòng)力如紊流、流動(dòng)穩(wěn)定性與過渡、渦流動(dòng)力 學(xué)和非定常流等繼續(xù)研究外學(xué)和非定常流等繼續(xù)研究外,更主要的是轉(zhuǎn)向研究石油、化

3、工、更主要的是轉(zhuǎn)向研究石油、化工、 能源、環(huán)保等領(lǐng)域的流體力學(xué)問題能源、環(huán)保等領(lǐng)域的流體力學(xué)問題,并與相關(guān)的鄰近學(xué)科相互滲并與相關(guān)的鄰近學(xué)科相互滲 透透,形成許多新分支或交叉學(xué)科。形成許多新分支或交叉學(xué)科。 2021/7/45 船舶運(yùn)動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng) 浮標(biāo)浮標(biāo) 海洋平臺(tái)海洋平臺(tái) 潛器潛器 地效翼艇地效翼艇 （WIG） 航空航天航海 2021/7/46 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 蒸汽機(jī)車 2021/7/47 氣象云圖 龍卷風(fēng) 2021/7/48 污水凈化設(shè)備模型 電廠冷卻塔 2021/7/49 應(yīng)用廣泛已派生出很多新的分支: 電磁流體力學(xué)、生物流體力學(xué) 化學(xué)流體力學(xué)、地球流體力學(xué) 高溫氣體動(dòng)力學(xué)、非牛頓流體力學(xué) 爆

4、炸力學(xué)、流變學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)等 2021/7/410 流體:能夠流動(dòng)的物質(zhì)叫流體 在任何微小的剪切力的作用下都能夠發(fā)生連續(xù)變 形的物質(zhì)稱為流體。包括氣體、液體。 氣體無一定形狀和體積氣體無一定形狀和體積。 就易變形性而言就易變形性而言, ,液體與氣體屬于同類。液體與氣體屬于同類。 流體的易變形性流體的易變形性: 在受到剪切力持續(xù)作用時(shí)在受到剪切力持續(xù)作用時(shí),固體的變形一般是微小的固體的變形一般是微小的(如如 金屬金屬)或有限的或有限的(如塑料如塑料),但流體卻能產(chǎn)生很大的甚至無限大但流體卻能產(chǎn)生很大的甚至無限大 (只作用時(shí)間無限長(zhǎng)只作用時(shí)間無限長(zhǎng))的變形的變形。 2021/7/411 l固體內(nèi)

5、的切應(yīng)力由剪切變形量固體內(nèi)的切應(yīng)力由剪切變形量( (位移位移) )決定決定, ,而流體內(nèi)而流體內(nèi) 的切應(yīng)力與變形量無關(guān)的切應(yīng)力與變形量無關(guān), ,由變形速度由變形速度( (切變率切變率) )決定。決定。 l流體任意改變均質(zhì)流體微元排列次序流體任意改變均質(zhì)流體微元排列次序,不影響它的宏不影響它的宏 觀物理性質(zhì)觀物理性質(zhì);任意改變固體微元的排列無疑將它徹底任意改變固體微元的排列無疑將它徹底 破壞。破壞。 2021/7/412 2021/7/413 從微觀角度看從微觀角度看, ,流體和其它物體一樣流體和其它物體一樣, ,都是由都是由 大量不連續(xù)分布的分子組成大量不連續(xù)分布的分子組成, ,分子間有間隙。

6、分子間有間隙。 但是但是, ,流體力學(xué)所要研究的并不是個(gè)別分子的流體力學(xué)所要研究的并不是個(gè)別分子的 微觀運(yùn)動(dòng)微觀運(yùn)動(dòng), ,而是研究由大量分子組成的宏觀流而是研究由大量分子組成的宏觀流 體在外力作用下的宏觀運(yùn)動(dòng)。體在外力作用下的宏觀運(yùn)動(dòng)。 2021/7/414 流體質(zhì)點(diǎn)流體質(zhì)點(diǎn):包含有足夠多流體分子的微團(tuán)包含有足夠多流體分子的微團(tuán),在在 宏觀上流體微團(tuán)的度和流動(dòng)所涉及的物體的宏觀上流體微團(tuán)的度和流動(dòng)所涉及的物體的 特征長(zhǎng)度相比充分的小特征長(zhǎng)度相比充分的小,小到在數(shù)學(xué)上可以作小到在數(shù)學(xué)上可以作 為一個(gè)點(diǎn)來處理。而在微觀上為一個(gè)點(diǎn)來處理。而在微觀上,微團(tuán)的尺度和微團(tuán)的尺度和 分子的平均自由行程相比又

7、要足夠大。分子的平均自由行程相比又要足夠大。 2021/7/415 例如,火箭在高空非常稀薄的氣體中飛行以及 高真空技術(shù)中,其分子距與設(shè)備尺寸可以比擬, 不再是可以忽略不計(jì)了。 流體作為連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)對(duì)大部分工程技術(shù)問 題都是適用的,但對(duì)某些特殊問題則不適用。 這時(shí)不能再把流體看成是連續(xù)介質(zhì)來研究,需 要用分子動(dòng)力論的微觀方法來研究。 2021/7/416 p F A dF dA nn A nn lim 0 dA Fd A F p A n 0 lim 理想（靜止）流體中一點(diǎn)處的應(yīng)力理想（靜止）流體中一點(diǎn)處的應(yīng)力 理想（靜止）流體中沒有切應(yīng)力理想（靜止）流體中沒有切應(yīng)力 ， 只承受壓力只承受壓力

8、 ,不不 能承受拉力。能承受拉力。表面力只有法向壓應(yīng)力表面力只有法向壓應(yīng)力p 0 nn pp npnp n n p nn pp 0 作用在流體上的力可以分為兩大類作用在流體上的力可以分為兩大類,表面力和質(zhì)量力表面力和質(zhì)量力。 2021/7/417 2、質(zhì)量力（體積力）、質(zhì)量力（體積力）:質(zhì)量力是某種力場(chǎng)作用在質(zhì)量力是某種力場(chǎng)作用在 全部全部流體質(zhì)點(diǎn)上的力流體質(zhì)點(diǎn)上的力,其大小和流體的質(zhì)量或體積其大小和流體的質(zhì)量或體積 成正比成正比,故稱為質(zhì)量力或體積力。故稱為質(zhì)量力或體積力。 dV Fd V F lim 1 m F lim)z, y, x(f 0V0m kfjfiff zyx dVtzyx V

9、 ),( fF 單位質(zhì)量質(zhì)量力: 質(zhì)量力的合力 由于流體處于地球的重力場(chǎng)中，受到地心的引力作用，由于流體處于地球的重力場(chǎng)中，受到地心的引力作用， 因此流體的全部質(zhì)點(diǎn)都受有重力，因此流體的全部質(zhì)點(diǎn)都受有重力， 這是最普遍這是最普遍 的一個(gè)質(zhì)量力。的一個(gè)質(zhì)量力。 mgG 2021/7/418 當(dāng)用達(dá)朗伯（當(dāng)用達(dá)朗伯（DAlembert）原理使動(dòng)力）原理使動(dòng)力 學(xué)問題變?yōu)殪o力學(xué)問題時(shí)學(xué)問題變?yōu)殪o力學(xué)問題時(shí),虛加在流體質(zhì)點(diǎn)上虛加在流體質(zhì)點(diǎn)上 的的慣性力慣性力也屬于質(zhì)量力。也屬于質(zhì)量力。 慣性力的大小等于質(zhì)量與加速度的乘積慣性力的大小等于質(zhì)量與加速度的乘積, 其方向與加速度方向相反。另外其方向與加速度方

10、向相反。另外,帶電流體所帶電流體所 受的受的靜電力靜電力以及有電流通過的流體所受的以及有電流通過的流體所受的電電 磁力磁力也是質(zhì)量力。也是質(zhì)量力。 2021/7/419 V m lim 0V ）（ 3 mkg 1 v 密度密度 單位體內(nèi)流體所具有的質(zhì)量表征流體在空間的密集程度。單位體內(nèi)流體所具有的質(zhì)量表征流體在空間的密集程度。 m V d fw 式中式中 流體的密度（流體的密度（kg/m3）；）； 4時(shí)水的密度（時(shí)水的密度（kg/m3 ）。）。 f w 密度 均質(zhì)流體 比容（流體的比體積） 密度的倒數(shù) 相對(duì)密度是指某種流體的密度與相對(duì)密度是指某種流體的密度與4時(shí)水的密度的比值時(shí)水的密度的比值,

11、 2021/7/420 pV V p VV k k 由于壓強(qiáng)增加時(shí)，流體的體積減小，即由于壓強(qiáng)增加時(shí)，流體的體積減小，即 與與 的變化的變化 方向相反，故在上式中加個(gè)負(fù)號(hào)，以使體積壓縮系數(shù)恒為方向相反，故在上式中加個(gè)負(fù)號(hào)，以使體積壓縮系數(shù)恒為 正值。正值。 pV 2021/7/421 dV Vdp k K 1 2021/7/422 2、流體的膨脹性、流體的膨脹性 在一定的壓強(qiáng)下，流體的體積隨在一定的壓強(qiáng)下，流體的體積隨溫度溫度的升高而增大的升高而增大 的性質(zhì)稱為流體的膨脹性。流體膨脹性的大小用體積膨脹的性質(zhì)稱為流體的膨脹性。流體膨脹性的大小用體積膨脹 系數(shù)系數(shù) 來表示，它表示當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，升高

12、一個(gè)單位溫來表示，它表示當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，升高一個(gè)單位溫 度所引起流體體積的相對(duì)增加量，即度所引起流體體積的相對(duì)增加量，即 V V V T 1 V V VVTt 2021/7/423 在一定壓強(qiáng)作用下，水的體脹系數(shù)與溫度的關(guān)系如在一定壓強(qiáng)作用下，水的體脹系數(shù)與溫度的關(guān)系如 表表2-1所示。所示。 表表2-1 水的體脹系數(shù)水的體脹系數(shù) （1/） V 由表可以看出由表可以看出,當(dāng)溫度低于當(dāng)溫度低于50 時(shí)時(shí),水的體脹系數(shù)隨壓水的體脹系數(shù)隨壓 強(qiáng)的增大而增大強(qiáng)的增大而增大;當(dāng)溫度高于當(dāng)溫度高于50 時(shí)時(shí),水的體脹系數(shù)隨壓強(qiáng)水的體脹系數(shù)隨壓強(qiáng) 的增大而減小的增大而減小 2021/7/424 氣體的壓縮性都

13、很大。氣體的壓縮性都很大。從熱力學(xué)中可知從熱力學(xué)中可知,當(dāng)溫度不變時(shí)當(dāng)溫度不變時(shí), 完全氣體的體積與壓強(qiáng)成反比完全氣體的體積與壓強(qiáng)成反比,壓強(qiáng)增加一倍壓強(qiáng)增加一倍,體積減小為體積減小為 原來的一半。原來的一半。 2021/7/425 2021/7/426 2021/7/427 2021/7/428 顯然顯然, ,由于各流層速度不同由于各流層速度不同, ,流層間就有相對(duì)運(yùn)動(dòng)流層間就有相對(duì)運(yùn)動(dòng), ,從而產(chǎn)生從而產(chǎn)生 切向作用力切向作用力, ,稱其為內(nèi)摩擦力。作用在兩個(gè)流體層接觸面上的稱其為內(nèi)摩擦力。作用在兩個(gè)流體層接觸面上的 內(nèi)摩擦力總是成對(duì)出現(xiàn)的內(nèi)摩擦力總是成對(duì)出現(xiàn)的, ,即大小相等而方向相反即

14、大小相等而方向相反, ,分別作用分別作用 在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的流層上。速度較大的流體層作用在速度較小的在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的流層上。速度較大的流體層作用在速度較小的 流體層上的內(nèi)摩擦力流體層上的內(nèi)摩擦力F F, ,其方向與流體流動(dòng)方向相同其方向與流體流動(dòng)方向相同, ,帶動(dòng)下層帶動(dòng)下層 流體向前運(yùn)動(dòng)流體向前運(yùn)動(dòng), ,而速度較小的流體層作用在速度較大的流體層而速度較小的流體層作用在速度較大的流體層 上的內(nèi)摩擦力上的內(nèi)摩擦力F F, ,其方向與流體流動(dòng)方向相反其方向與流體流動(dòng)方向相反, ,阻礙上層流體阻礙上層流體 運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 2021/7/429 2、牛頓內(nèi)摩擦定律、牛頓內(nèi)摩擦定律 h AF 式中式中 : 動(dòng)力黏度

15、動(dòng)力黏度,Pas 根據(jù)牛頓實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果得知，運(yùn)動(dòng)的流體所產(chǎn)生的內(nèi)摩根據(jù)牛頓實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果得知，運(yùn)動(dòng)的流體所產(chǎn)生的內(nèi)摩 擦力擦力(切向力切向力) F 的大小與速度的大小與速度 成正比，與接觸面的面積成正比，與接觸面的面積A成成 正比，而與兩板間的距離正比，而與兩板間的距離 成反比，內(nèi)摩擦力的數(shù)學(xué)表達(dá)式可成反比，內(nèi)摩擦力的數(shù)學(xué)表達(dá)式可 寫為寫為 h 流層間單位面積上的切向阻力稱為切向應(yīng)力流層間單位面積上的切向阻力稱為切向應(yīng)力,則則 式中式中切向應(yīng)力切向應(yīng)力,Pa。 hA F 2021/7/430 然而然而,通常情況下通常情況下,流體流動(dòng)的速度并不按直線變化流體流動(dòng)的速度并不按直線變化,而是按曲而

16、是按曲 線變化線變化,如圖如圖2-2所示所示 圖2-2 黏性流體的速度分布示意圖 yy xx y d d lim 0 牛頓內(nèi)摩擦定律又稱切向應(yīng)力公式牛頓內(nèi)摩擦定律又稱切向應(yīng)力公式,即坐標(biāo)即坐標(biāo)y處的切向應(yīng)力與處的切向應(yīng)力與 速度梯度的關(guān)系式速度梯度的關(guān)系式: y x 2021/7/431 黏黏性切應(yīng)力由相鄰兩層流體之間的性切應(yīng)力由相鄰兩層流體之間的速度梯度速度梯度決定決定, , 而不是由速度決定而不是由速度決定 . . 牛頓牛頓黏黏性定律指出性定律指出: 流體流體黏黏性只能影響流動(dòng)的快慢性只能影響流動(dòng)的快慢, ,卻不能停止流卻不能停止流 動(dòng)。動(dòng)。 yy xx y d d lim 0 2021/

17、7/432 dyd x 黏度的單位在黏度的單位在SI制中是帕秒制中是帕秒 （Pas), 工程中常常用到工程中常常用到運(yùn)動(dòng)黏度運(yùn)動(dòng)黏度用下式表示用下式表示 單位單位:(m2/s) 2021/7/433 3、影響?zhàn)ば缘囊蛩?、影響?zhàn)ば缘囊蛩?流體黏性隨壓強(qiáng)和溫度的變化而變化。流體黏性隨壓強(qiáng)和溫度的變化而變化。 在通常的壓強(qiáng)下在通常的壓強(qiáng)下,壓強(qiáng)對(duì)流體的黏性影響很小壓強(qiáng)對(duì)流體的黏性影響很小,可忽略可忽略 不計(jì)。不計(jì)。在高壓下在高壓下,流體流體(包括氣體和液體包括氣體和液體)的黏性隨壓強(qiáng)的黏性隨壓強(qiáng) 升高而增大。升高而增大。 2021/7/434 動(dòng)量交換就越頻繁動(dòng)量交換就越頻繁,氣體的黏性也就越大。氣

18、體的黏性也就越大。 2021/7/435 實(shí)際流體實(shí)際流體（黏性流體）（黏性流體） 實(shí)際中的流體都具有黏性實(shí)際中的流體都具有黏性, ,因?yàn)槎际怯煞肿咏M成因?yàn)槎际怯煞肿咏M成, ,都存在分子間的引力和分都存在分子間的引力和分 子的熱運(yùn)動(dòng)子的熱運(yùn)動(dòng), ,故都具有黏性故都具有黏性, ,所以所以, ,黏性流體也稱實(shí)際流體。黏性流體也稱實(shí)際流體。 理想流體理想流體 假想沒有黏性的流體。假想沒有黏性的流體。 具有實(shí)際意義具有實(shí)際意義: : 由于實(shí)際流體存在黏性使問題的研究和分析非常復(fù)雜由于實(shí)際流體存在黏性使問題的研究和分析非常復(fù)雜, ,甚至難以進(jìn)行甚至難以進(jìn)行, ,為為 簡(jiǎn)化起見簡(jiǎn)化起見, ,引入理想流體的

19、概念。引入理想流體的概念。 一些情況下基本上符合黏性不大的實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一些情況下基本上符合黏性不大的實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律, ,可用來描可用來描 述實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律述實(shí)際流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律, ,如空氣繞流圓柱體時(shí)如空氣繞流圓柱體時(shí), ,邊界層以外的勢(shì)流就可以邊界層以外的勢(shì)流就可以 用理想流體的理論進(jìn)行描述。用理想流體的理論進(jìn)行描述。 2021/7/436 5、黏度的測(cè)量、黏度的測(cè)量 流體的黏度不能直接測(cè)量流體的黏度不能直接測(cè)量,它們的數(shù)值往往是通過測(cè)它們的數(shù)值往往是通過測(cè) 量與其有關(guān)的其它物理量量與其有關(guān)的其它物理量,再由有關(guān)方程進(jìn)行計(jì)算而得到再由有關(guān)方程進(jìn)行計(jì)算而得到 的。由于計(jì)算所根據(jù)方程

20、的不同的。由于計(jì)算所根據(jù)方程的不同,測(cè)量方法有許多種測(cè)量方法有許多種,所要所要 測(cè)量的物理量也不盡相同。測(cè)量的物理量也不盡相同。 例如例如管流法管流法,即讓待測(cè)黏度的流體即讓待測(cè)黏度的流體,以一定的流量流過已知以一定的流量流過已知 管徑的細(xì)管管徑的細(xì)管,再在細(xì)管的一定長(zhǎng)度上用測(cè)壓計(jì)測(cè)出這段再在細(xì)管的一定長(zhǎng)度上用測(cè)壓計(jì)測(cè)出這段 管道上的壓降管道上的壓降,從而通過層流管流的哈根從而通過層流管流的哈根-普索勒流量定普索勒流量定 律計(jì)算出流體的黏度。律計(jì)算出流體的黏度。 落球法落球法,一般用于黏度大的流體。一般用于黏度大的流體。使已知直徑和質(zhì)量的小球沿使已知直徑和質(zhì)量的小球沿 盛有待測(cè)黏度液體的玻璃圓

21、管中心線垂直降落盛有待測(cè)黏度液體的玻璃圓管中心線垂直降落,測(cè)量小球在測(cè)量小球在 液體中自由沉降的速度液體中自由沉降的速度,由此速度計(jì)算該液體的黏度。由此速度計(jì)算該液體的黏度。 2021/7/437 旋轉(zhuǎn)法旋轉(zhuǎn)法,在兩個(gè)有不同直徑的同心圓筒的環(huán)形間隙中在兩個(gè)有不同直徑的同心圓筒的環(huán)形間隙中,充以待充以待 測(cè)黏度液體測(cè)黏度液體,其中一圓筒固定其中一圓筒固定,另一圓筒以已知角速度旋轉(zhuǎn)另一圓筒以已知角速度旋轉(zhuǎn), 測(cè)定出旋轉(zhuǎn)力矩測(cè)定出旋轉(zhuǎn)力矩,便可計(jì)算出流體的黏度。便可計(jì)算出流體的黏度。 上述幾種流體黏度測(cè)定方法的原理和計(jì)算公式將在以后有關(guān)上述幾種流體黏度測(cè)定方法的原理和計(jì)算公式將在以后有關(guān) 章節(jié)中章節(jié)

22、中,在敘述有關(guān)基本理論時(shí)適當(dāng)予以介紹。這里只簡(jiǎn)介在敘述有關(guān)基本理論時(shí)適當(dāng)予以介紹。這里只簡(jiǎn)介 工業(yè)上測(cè)定各種液體工業(yè)上測(cè)定各種液體(例如潤(rùn)滑油等例如潤(rùn)滑油等)黏度最常用的測(cè)定方黏度最常用的測(cè)定方 法法-泄流法泄流法,采用的儀器是工業(yè)黏度計(jì)采用的儀器是工業(yè)黏度計(jì),下面介紹工業(yè)黏度計(jì)下面介紹工業(yè)黏度計(jì) 的結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)方法。的結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)方法。 2021/7/438 /ttE 0 E0.0631/-E0731. 0 00 (cm2/s) 2021/7/439 圖圖2-3 恩格勒黏度計(jì)恩格勒黏度計(jì) 貯液罐貯液罐 水箱水箱 電加熱器電加熱器 長(zhǎng)頸瓶長(zhǎng)頸瓶 2021/7/440 非牛頓流體非牛頓流體:剪切應(yīng)力

23、和變剪切應(yīng)力和變 形速率之間不滿足線性關(guān)形速率之間不滿足線性關(guān) 系的流體。系的流體。 牛頓流體牛頓流體: 剪應(yīng)力和變形速率滿足剪應(yīng)力和變形速率滿足 線性關(guān)系。圖中線性關(guān)系。圖中A所示。所示。 圖中圖中B、C、D均屬非牛頓流體。均屬非牛頓流體。 B線代表理想塑性體，在連續(xù)變形前有一屈服應(yīng)力線代表理想塑性體，在連續(xù)變形前有一屈服應(yīng)力 ，應(yīng)力大于屈服，應(yīng)力大于屈服 應(yīng)力后才存在線性關(guān)系。牙膏的變形屬于這種變形，應(yīng)力后才存在線性關(guān)系。牙膏的變形屬于這種變形，C代表擬塑性體，代表擬塑性體， 黏土漿和紙漿都屬于這種流動(dòng)。黏土漿和紙漿都屬于這種流動(dòng)。D代表脹流型流體，它的黏度隨角度變代表脹流型流體，它的黏度

24、隨角度變 形的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，如膠溶液。形的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，如膠溶液。 0 2021/7/441 【例例2-1】 長(zhǎng)度L=1m,直徑d=200mm水平放置的圓柱體,置于內(nèi) 徑D=206mm的圓管中以u(píng)=1m/s的速度移動(dòng),已知間隙中油液 的相對(duì)密度為d=0.92,運(yùn)動(dòng)黏度=5.610-4m2/s,求所需拉力F 為多少? 解解: 間隙中油的密度為 92092. 01000 OH2 d （kg/m3） 5152. 0106 . 5920 4 y u AF d d 動(dòng)力黏度為 （Pas） 由牛頓內(nèi)摩擦定律 由于間隙很小,速度可認(rèn)為是線性分布 8 .10710 2 200206 1 12 . 014. 351

25、52. 0 2 0 3 dD u AF（N） 2021/7/442 解解:油層與軸承接觸面上的速度為零油層與軸承接觸面上的速度為零,與軸接觸面上的速度等于軸面上與軸接觸面上的速度等于軸面上 的線速度的線速度: sm dn /77. 3 60 36. 0200 60 設(shè)油層在縫隙內(nèi)的速度分布為直線分布設(shè)油層在縫隙內(nèi)的速度分布為直線分布,即即 則軸表面上總的切向力則軸表面上總的切向力 為為: )N(10535. 1 102 136. 077. 372. 0 )dL.(AF 4 4 克服摩擦所消耗的功率為克服摩擦所消耗的功率為: )kW(9 .57) s/Nm(1079. 577. 310535.

26、1FN 44 2021/7/443 第七節(jié)第七節(jié) 液體的表面性質(zhì)液體的表面性質(zhì) 表面張力的形成主要取決于分界面液體表面張力的形成主要取決于分界面液體分子間的吸引力分子間的吸引力,也也 稱為稱為內(nèi)聚力內(nèi)聚力。 2021/7/444 在不相混合的液體間以及液體和固體間的分在不相混合的液體間以及液體和固體間的分 界面附近的分子都將受到兩種介質(zhì)吸引力的作用界面附近的分子都將受到兩種介質(zhì)吸引力的作用, 沿著分界面產(chǎn)生表面張力沿著分界面產(chǎn)生表面張力,通常稱為交界面張力。通常稱為交界面張力。 由于表面層中的液體分子都有指向液體內(nèi)部由于表面層中的液體分子都有指向液體內(nèi)部 的拉力作用的拉力作用,所以任何液體分子在進(jìn)入表面層時(shí)都所以任何液體分子在進(jìn)入表面層時(shí)都 必須反抗這種力的作用必須反抗這種力的作用,也就是必須給這些分子以也就是必須給這些分子以 機(jī)械功。機(jī)械功。 2021/7/445 表表2-2 常用液體在常用液體在20時(shí)與空氣接觸的表面張力時(shí)與空氣接觸的表面張力 * 和空氣接觸 * * 和水銀本身蒸汽接觸 2021/7