我的github

现象:从玻璃杯中倒出水来很容易,但要倒出油漆就困难的多。

原因:这是由于油漆粘稠的缘故。而油漆粘稠的原因是油漆各部分之间存在粘滞力。其实水也存在粘滞力。粘滞力是一切流体共有的重要特性。

分析:粘滞力是内摩擦力。而内摩擦力不是质量力,而是表面力。根据牛顿内摩擦力定律,当液体做层状运动时,简称层流,液体可以看作是一层一层的叠状物。而在不同层的叠状物之间由于速度不同,而产生内摩擦。

计算:液体的内摩擦力,记为切应力。切应力与速度梯度或剪切变形速度成正比。

动量分析:由于切应力,而产生动量传递。

能量分析:由于切应力,而产生能量交换。在能量交换时,由于内摩擦力做功而使得水流机械能转化为热能而发生动能减小。

实验:

程序模拟:

二元层状平行流体中垂线上的流速分布图。

下层液体对上层液体的内摩擦切应力方向与流动方向相反,使得运动减缓;上层对下层的则与流动方向相同,使得运动加快。

内摩擦定律:

τ=μ*du/dn

从公式可以看出,内摩擦力只与相对速度有关,而与质量无关。μ为动力粘性系数。

而μ与密度ρ的比值代表粘滞性。

v=μ/ρ

μ和v与液体种类及温度有关。20°C的水v=0.01厘米^2/秒。

流速梯度du/dn实际上代表了液体质点的剪切变形速度。图1-3为一正方形流体质点abcd,ab层速度为u+du,cd层速度为u。经过dt时间后,正方形质点变为平行四边形。

其变形值为:

dθ=(du*dt)/dn

即:剪切变形速度dθ/dt=du/dn。

符合牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,反之称为非牛顿流体。下图给出了几类流体的切应力τ与速度梯度du/dn(等于角变形速度dθ/dt)的关系。

 

posted on 2024-07-02 10:08  XiaoNiuFeiTian  阅读(1)  评论(0编辑  收藏  举报