大学流体力学课件5——第一章流体的基本概念(粘性)

第一章流体的基本概念流体的基本概念流体的特征连续介质的概念流体的主要物理性质惯性粘性压缩性表面张力第一章流体的基本概念§1-2流体的主要物理性质一、惯性二、粘性三、压缩性四、表面张力§1-2流体的主要物理性质二、粘性（Viscosity）（产生流动阻力的内因）流体与固体特性的最大区别粘性的定义牛顿内摩擦定律粘度粘温特性牛顿流体§1-2流体的主要物理性质二、粘性1.粘性的定义现象：#手粘油或水，感觉不同；#油加温，变稀，易流#右图:下盘转动,会带动上盘§1-2流体的主要物理性质二、粘性1.粘性的定义一般分析：定义：流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力，以反抗相对运动的性质。§1-2流体的主要物理性质二、粘性2.牛顿内摩擦定律：(反映流体内摩擦力数值关系的实验定律)1686年，Newton研究实验结果:作用于任意流层两接触面上的粘性阻力：粘性切应力du：两流层间的流速差dy：两流层间的距离§1-2流体的主要物理性质二、粘性2.牛顿内摩擦定律公式分析：(1)：速度梯度，速度在⊥速度方向上的变化率，物理意义：剪切变形角速度。§1-2流体的主要物理性质二、粘性2.牛顿内摩擦定律公式分析：(1)：速度梯度，流体切应力与固体切应力的比较：固体：应力∝应变，有静摩擦力，作用在表面流体：应力∝变形角速度，无静摩擦力，作用在内部(2)的方向：(3)动力粘度：§1-2流体的主要物理性质二、粘性3.粘度粘性大小的度量(1)：动力粘度(动力粘性系数),流体的重要特性参数。物理意义：单位速度梯度下的切应力。可见§1-2流体的主要物理性质二、粘性3.粘度粘性大小的度量(1)的量纲与单位:国际单位制:(帕.秒)物理单位制:工程单位制:§1-2流体的主要物理性质二、粘性3.粘度粘性大小的度量(2)：运动粘度量纲和单位：国际单位制:物理单位制:工程单位制:例:机械油的牌号20#:液压油N32:§1-2流体的主要物理性质二、粘性3.粘度粘性大小的度量(3)相对粘度恩氏粘度计恩氏粘度§1-2流体的主要物理性质二、粘性3.粘度粘性大小的度量(4)粘度的测量(间接的)：管流法：沉降法：测小球的自由沉降速度旋转法：测转矩，间隙粘度的不同表示方法：恩氏粘度计(Engler)德雷氏粘度计(Redwood)英赛氏粘度计(Saybolt)美例滑动轴承，轴置于轴套中。以P=90N的力,从左端推轴向右移动，轴移动速度v=0.122m/s，轴直径为d=75mm，间隙h=0.075mm，求轴与轴套间流体的动力粘性系数μ。间隙中速度梯度近似按线性分布处理;计算过程中注意单位统一;作业中应作图,并分析§1-2流体的主要物理性质二、粘性4.粘～温,粘～压特性一般粘温特性是工程液体的重要技术参量粘性阻力的微观机理：分子引力产生粘阻(液体中为主)分子动量交换产生粘阻(气体中为主)§1-2流体的主要物理性质二、粘性4.粘～温,粘～压特性水的粘温特性经验公式§1-2流体的主要物理性质二、粘性5.牛顿流体和非牛顿流体牛顿流体:符合牛顿内摩擦定律(水,气,稀油)非牛顿流体:不符合牛顿内摩擦定律(浆糊,沥青,煤浆,胶水)§1-2流体的主要物理性质二、粘性6.理想气体(不考虑粘性的流体)(真实流体的一种简化模型)目的:简化研究流体力学问题的过程流体力学中分两步走的研究方法:分析无粘性流体模型----→初步运动规律考虑粘性影响修正----→实际运动规律§1-2流体的主要物理性质二、粘性小结0.粘性是流体区别于固体的重要特性是产生流动阻力的内因1.粘性：流体质点间可流层间因相对运动而产生摩擦力以反抗相对运动的性质2.牛顿内摩擦定律反映粘性的数值关系3.粘度是粘性的度量4.符合牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体5.不考虑粘性的流体称为理想气体