流體的粘性教材

流體的粘性主講人：邱華副教授單位：動力與能源學院1.粘性現(xiàn)象

流動性

粘滯性Vmin=0流速分布VmaxVmin=0V∞V∞V∞1.粘性現(xiàn)象微團間存在阻力或牽引力內(nèi)摩擦力流體質(zhì)點/微團存在相對運動流體的粘性：流體所具有的抵抗流體質(zhì)點或微團做相對運動的屬性。F2.粘性產(chǎn)生的原因快層慢層不規(guī)則自由運動分子引力液體：氣體：平均自由程長引力相對較小氣體粘性主要取決于分子無規(guī)則運動平均自由程短引力強液體粘性主要取決分子間引力溫度對氣體和液體粘性的影響截然相反3.粘性的定量分析

牛頓內(nèi)摩擦力定律（1687）平板剪切流動實驗下板固定克服阻力勻速拉動上板V內(nèi)摩擦力影響因素：正比于速度梯度du/dy正比于平板面積與流體有關(guān)與速度梯度的線性關(guān)系內(nèi)摩擦力：切應力：μ:動力粘度，單位Pa.s牛頓流體水：10-3Pa.s蜂蜜：3Pa.s空氣：18x10-6Pa.s20oC

庫倫實驗（1784）普通板涂蠟板細沙板衰減的原因：試驗發(fā)現(xiàn)：三種圓板的衰減時間均相等不是圓板與液體之間的相互摩擦，而是液體內(nèi)部的摩擦。例：

轉(zhuǎn)軸直徑d=0.036m，軸承長度l=1m，軸與軸承之間的縫隙寬度δ＝0.02mm，其中充滿動力粘度＝0.72Pa.s的油，如果軸的轉(zhuǎn)速n=200rpm，求轉(zhuǎn)軸克服油的粘性阻力所消耗的功率。轉(zhuǎn)軸軸承粘性阻力：解：阻力矩：消耗功率：例：

旋轉(zhuǎn)式粘度計由內(nèi)外筒構(gòu)成，內(nèi)筒半徑為r1，外筒半徑為r2，內(nèi)筒用扭力彈簧固定，外筒以等角速度ω旋轉(zhuǎn)，兩筒的徑向間隙為δ1，底面間隙為δ2，內(nèi)外筒間充入被測液體至h高度，如果扭力彈簧上的扭矩為M，求被測液體的粘性系數(shù)。例：

一個底面積為40cm×45cm，高為1cm的木塊，質(zhì)量為5kg，沿著涂有潤滑油的斜面等速向下運動。已知v=1m/s，δ=1mm，求潤滑油的黏度系數(shù)μ。解：F=3.73N

動力粘度VS運動粘度μ:動力粘度，單位Pa.s:運動粘度，單位m2/s,mm2/s(cSt)如果兩個流場具有相同的幾何環(huán)境和運動環(huán)境：當流體的運動粘度相等（

μ不一定相等）時，則這兩個流場是動力相似的決定了流場的粘性力和慣性力之間的關(guān)系決定了流場的粘性力運動粘度：0.6~50cSt運動粘度：1000cSt、3000cSt

動力粘度VS運動粘度μ:動力粘度，單位Pa.s:運動粘度，單位m2/s,mm2/s(cSt)如果兩個流場具有相同的幾何環(huán)境和運動環(huán)境：當流體的運動粘度相等（

μ不一定相等）時，則這兩個流場是動力相似的決定了流場的粘性力和慣性力之間的關(guān)系決定了流場的粘性力流體1流體2運動粘度相同動力粘度不同粘性阻力不同落下時間不同

牛頓流體VS非牛頓流體牛頓流體：切應力與速度梯度滿足線性關(guān)系非牛頓流體：切應力與速度梯度不滿足線性關(guān)系例如水、空氣、酒精等例如泥漿、油漆、高分子溶液等牛頓流體脹塑性流體假塑性流體塑性流體牛頓流體：水脹塑性流體μ逐漸增大μ逐漸增大假塑性流體：番茄醬4.粘性的影響牛頓內(nèi)摩擦規(guī)律粘性將以內(nèi)摩擦形式表現(xiàn)出來改變流體流動層流流動湍流流動邊界層流動與粘性相關(guān)概念雷諾數(shù)流動損失