流体粘度 不同平面但平行的流体,拥有相同的面积”A”,相隔距离”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流动,牛顿假设保持此不同流速的力量正比于流体的相对速度或速度梯度,即:
τ=ηdv/dx=ηD(牛顿公式)其中η与材料性质有关,我们称为“粘度”。
粘度定义:将两块面积为1m2的板浸于液体中,两板距离为1米,若加1N的切应力,使两板之间的相对速率为1m/s,则此液体的粘度为1Pa.s。
牛顿流体:符合牛顿公式的流体。粘度只与温度有关,与切变速率无关,τ与D为正比关系。
流体的基本特征
1.物质的三态
在地球上,物质存在的主要形式有:固体、液体和气体。
流体和固体的区别:
从力学分析的意义上看,在于它们对外力抵抗的能力不同。
固体:既能承受压力,也能承受拉力与抵抗拉伸变形。
流体:只能承受压力,一般不能承受拉力与抵抗拉伸变形。
液体和气体的区别:
(1)气体易于压缩;而液体难于压缩;
(2)液体有一定的体积,存在一个自由液面;气体能充满任意形状的容器,无一定的体积,不存在自由液面。
液体和气体的共同点:
两者均具有易流动性,即在任何微小切应力作用下都会发生变形或流动,故二者统称为流体。
2. 流体质点与流体的连续介质模型
微观:流体是由大量做无规则运动的分子组成的,分子之间存在空隙,但在标准状况下,1cm3液体中含有3.3×1022个左右的分子,相邻分子间的距离约为3.1×10-8cm。1cm3气体中含有2.7×1019个左右的分子,相邻分子间的距离约为3.2×10-7cm。 观看录像》
宏观:考虑宏观特性,在流动空间和时间上所采用的一切特征尺度和特征时间都比分子距离和分子碰撞时间大得多。
(1)流体质点:也称流体微团,是指尺度大小同一切流动空间相比微不足道又含有大量分子,具有一定质量的流体微元。
(2)流体连续介质模型:
连续介质(continuum/continuous medium):质点连续地充满所占空间的流体或固体。
连续介质模型(continuum continuous medium model):把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质,且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型:u =u(t,x,y,z)。
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优点:
排除了分子运动的复杂性。
物理量作为时空连续函数,则可以利用连续函数这一数学工具来研究问题。
3.流体的分类
(1)根据流体受压体积缩小的性质,流体可分为:
可压缩流体(compressible flow):流体密度随压强变化不能忽略的流体(r¹Const)。
不可压缩流体(incompressible flow):流体密度随压强变化很小,流体的密度可视为常数的流体(r =const)。
注:
(a)严格地说,不存在完全不可压缩的流体。
(b)一般情况下的液体都可视为不可压缩流体(发生水击时除外)。
(c)对于气体,当所受压强变化相对较小时,可视为不可压缩流体。
(d)管路中压降较大时,应作为可压缩流体。
(2)根据流体是否具有粘性,可分为:
实际流体:指具有粘度的流体,在运动时具有抵抗剪切变形的能力,即存在摩擦力,粘度m ¹0。
理想流体:是指忽略粘性(m =0)的流体,在运动时也不能抵抗剪切变形。
流体粘度:流体在流动时,在其分子间产生内摩的性质,相邻流体层面存在着相对运动,则该两流体层间会产生摩擦阻力,成为粘滞力。其大小和流体的种类,温度,浓度等因素决定。
流体流动的起因:流体在任何微小切应力作用下都会发生变形或者流动。
(流体几本特征:粘度,密度,切应力,无固定形状,和流动性。)这个不是很确定。。