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牛顿在1687年用在流体中拖动的平板,做了著名的粘性流动实验。如图1所示,两块相隔一定距离的平行平板水平放置,其间充满液体,下板固定不动,上板在F′力的作用下以
式(1)中,μ为流体动力粘度,
式(2)即为牛顿内摩擦定律,仅使用于层流流动的情况。
在流体缓慢流过静止的物体或者物体在流体中运动时,流体内各部分流动的速度不同,存在粘滞阻力。粘滞阻力的大小与物体的运动速度成正比,即f∝v,可以写为f = C1v,C1称为粘滞阻力系数。斯托克斯测出球形物体在流体中缓慢运动时,所受到的粘滞阻力大小为:
f= 6πηvr (3)
上式称为斯托克斯公式,式中的η为流体的粘性系数、r为球形物体的半径。
在理论力学中所说的”与物体速度一次方成正比的阻力”,指的就是粘滞阻力。在空气中运动速度不十分快的物体,受到的阻力主要是粘滞阻力。
1.流体的动力粘度μ
流体的动力粘度μ,是流体的重要物理属性,和流体的种类、温度、压强有关,在一定的温度、压强之下保持常数,其单位为Pa·s。
2.流体的运动粘度
运动粘度只是动力粘度和密度的一个比值,不是流体的固有物理属性,不能用来比较流体间的粘度大小。
粘滞阻力(viscosity resistance)
物体在粘滞性流体中运动时,由于紧靠物体表面的流体附于物体的表面而被带走,于是在物体表面附近形成速度梯度,因而流层之间有内摩擦力,物体受到内擦阻力。这种由于流体的粘滞性直接产生的阻力叫做粘滞阻力。当物体运动速度不大,且物体的形状是适宜的流线型时,物体的后边没有涡旋发生。在此情形下,物体所受的阻力就是粘滞阻力。
通过实验总结,得出如下的规律:若物体相对于流体的运动速度很小时,其所受阻力F与物体相对于流体的运动速度v、流体的粘滞系数η及物体的线度l成正比。这一规律称为斯托克定律。其比例系数随物体的形状而定,对于球形物体来说,其线度以半径r表示。其比例系数为6π,即球形物体在粘滞性流体中运动时,所受到的粘滞阻力位:F=6πηrv,该式称为斯托克定律。
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你描述的这种情况应该是粉质粘土夹砂,取样正好取到了砂层中,不具代表性。 从钻进过程能否将地层分得更细一点,40-50m分为一层是不是太粗了点。 地层是标贯有12击的,有5-6击的,还有淤泥,应该再...
流体都是具有粘性的。流体在管道中流动,需要在管道两端建立压强差或位置高度差;轮船在河流中行驶、飞机在空中飞行都需要动力的提供,这都是为了克服由于流体粘性所产生的阻力。
流体流动时产生内摩擦力的性质称为流体的粘性,粘性是流体的固有物理属性,但粘性只有在运动状态下才能显示出来。
在理论力学中所说的“与物体速度一次方成正比的阻力”,指的就是粘滞阻力。在空气中运动速度不十分快的物体,受到的阻力主要是粘滞阻力。
形成流体粘性的原因有两个方面:一是流体分子间的引力,当流体微团发生相对运动时,必须克服相邻分子间的引力,这种作用类似物体间的相互摩擦,从而表现出摩擦力;二是流体分子的热运动,当流体层之间作相对运动时,由于分子的热运动,使流体层之间产生质量交换,由于流层之间的速度差别,必然产生动量交换,从而产生力的作用,使得相邻的流体层之间产生摩擦力。不论气体和液体,都存在分子之间的引力和热运动,只是所占比重不同而已。对于气体,由于分子距比较大,分子间的引力相对较小,而分子的热运动却非常强烈,因此构成气体粘性的主要原因是分子的热运动;对于液体,分子距非常小,分子之间的相互约束力非常大,分子的热运动非常微弱,所以构成液体的粘性主要原因是分子间的引力。
压强改变对气体和液体粘性的影响有所不同。由于压强变化对分子的动量交换影响非常微弱,所以气体的粘性随压强的变化很小。压强增大时对分子的间距影响明显,故液体的粘度受压强变化的影响较气体大。
液体动力粘度随压强变化可以用经验公式计算:
µp——压强为p时的动力粘度,Pa·s;
µ0——一个大气压时的动力粘度,Pa·s;
a——与液体的物理性质、温度有关的系数,通常近似取,(2~3)×10-8,1/Pa。
温度对液体和气体粘度的影响截然相反,温度升高时气体分子的热运动加剧,气体的粘度增大,分子距增大对气体粘度的影响可以忽略不计。对于液体,由于温度升高体积膨胀,分子距增大,分子间的引力减小,故液体的粘性随温度升高而减小,而液体温度升高引起的液体分子的热运动量的变化对粘度的影响可以忽略不计。
工程中常用的机械油的动力粘度和温度之间的变化关系,在20℃~80℃的范围内可用下式计算:
µt——温度为t 时的动力粘度,Pa·s;
µ0——温度为0时的动力粘度,Pa·s;
θ——粘温系数,对于矿物机械油可取,θ=(1.8~3.6)×10-3,1/℃。
水的动力粘度随温度的变化关系可用下式计算:
µt——温度为t 时的动力粘度,Pa·s;
µ0——水在0℃时的动力粘度,Pa·s;
气体的动力粘度在低于10个大气压时可用苏士兰关系式计算:
µt——温度为t 时的动力粘度,Pa·s;
µ0——气体在0℃时的动力粘度,Pa·s;
S——按气体种类确定的常数,K,对于空气常取S=111K。
温度(℃) |
µ×10-6(Pa·s) |
ν×10-6(m2/s) |
温度(℃) |
µ×10-6 (Pa·s) |
ν×10-6 (m2/s) |
0 |
17.09 |
13.20 |
120 |
22.60 |
25.20 |
20 |
18.08 |
15.00 |
140 |
23.44 |
27.40 |
40 |
19.04 |
16.90 |
160 |
24.25 |
29.80 |
60 |
19.97 |
18.80 |
180 |
25.05 |
32.20 |
80 |
20.88 |
20.90 |
200 |
25.82 |
34.60 |
100 |
21.75 |
23.00 |
240 |
27.33 |
39.70 |
微机控制超声多普勒法测量生漆粘滞系数
报导了一种测量生漆粘滞系数的新方法——微机控制超声多普勒法 .利用接收器接收液体中下落小球的超声多普勒效应频移信号 ,将此信号送微机进行采集、比较、判断、计算 ,并显示出生漆的粘滞系数 .实例表明本方法能快速准确地测量各种液体的粘滞系数
基于扩展Hammerstein系统辨识的调节阀粘滞建模
在工业过程控制系统中,作为执行器的控制阀往往具有粘滞现象,这使得闭环系统产生振动、控制性能下降。对闭环控制中常见的阀门粘滞现象进行建模。提出了以Preisach模型作为输入非线性环节的扩展Hammerstein系统来对控制阀和其被控过程对象组成的级联系统进行建模,其优势是可以产生一个双线性参数化估计问题,进而能够使用传统Hammerstein系统辨识的所有方法。使用迭代方法对模型参数进行辨识。工业案例分析验证了提出的扩展Hammerstein系统模型结构和迭代辨识方法的有效性,与其它方法对比显示了该文提出方法的显著优势。
混凝土泌水是由于高墩在自身压力下静置压力泌水,少量泌水会随着钢筋和混凝土交界的薄弱界面汇集,由于模板和混凝土交界面的粘滞阻力明显小于混凝土内部的粘滞阻力,混凝土内部靠近模板的泌水无处可走,在压力下就顺着模板和混凝土的交界面汇集上流,从而形成小流通道,后泌水继续随着水流通道上流,导致洗白混凝土表面,从而形成墩身混凝土表面的纱线及洗白。
在这种情况下,要按常规方法解决泌水很困难,经分析目前可行的方案只有强制抑制泌水,尽量降低用水量,使用低水胶比,高效减水率且对粉煤灰适应性好的的减水剂,为了降低成本,粉煤灰必须使用高掺量,这就要求粉煤灰质量必须稳定,同时要求减水剂的保水性能要非常出色。高掺量高减水率下不能离析泌水,现场严格按配比控制混凝土用水量,在具体施工的过程中延长浇注时间,最好是分成三段浇注,以不产生冷施工缝为宜。
仪器由同步电机以稳定的速度旋转,连接刻度圆盘,再通过游丝和转轴带动转子旋转,如果转子未受到液体的阻力,则游丝、指针与刻度盘同速旋转,指针在刻度盘上指出的读数为"0".反之,如果转子受到液体的粘滞阻力,则游丝产生扭矩,与粘滞阻力抗衡最后达到平衡,这时与游丝连接的指针在刻度盘上指示一定的读数(即游丝的扭转角).将读数乘上特定的系数即得到液体的粘度. 本仪器转速由齿轮系统及离合器通过调速旋钮进行变速,附有1-4号四种转子,可根据被测液体的高低随同转速配合选用;其装有指针固定控制机构,为精确读数用,当转速较快时(30转/分、 60转/分)无法在旋转时进行读数,这时可轻轻按下指针控制杆,使指针固定下来,便于读数;还配有固定支架及升降机构,一般在实验室中进行小量和定温测定时应固定.把仪器固定于支架上以保证测量精确度;斜齿轮及阻尼升降机构,确保仪器升降平稳;引伸索便于在被测液体之容器较大而液面又较低时,及被测液体温度过高情况下使用.
用喷雾器将油滴喷入电容器两块水平的平行电极板之间时,油滴经喷射后,一般都是带电的。在不加电场的情况下,小油滴受重力作用而降落,当重力与空气的浮力和粘滞阻力平衡时,它便作匀速下降,它们之间的关系是:
mg=F1+B(1)
式中:mg──油滴受的重力,F1──空气的粘滞阻力,B──空气的浮力。
令σ、ρ分别表示油滴和空气的密度;a为油滴的半径;η为空气的粘滞系数;vg为油滴匀速下降速度。因此油滴受的重力为 mg=4/3πa^3δg(注:a^3为a的3次方,以下均是),空气的浮力 B=4/3πa^3ρg,空气的粘滞阻力f1=6πηaVg (流体力学的斯托克斯定律,V表示速度,g是重力加速度)。于是(1)式变为:
4/3πa^3δg=6πηaVg+4/3πa^3ρg
可得出油滴的半径 a=3(ηV/2g(δ-ρ))^1/2 (2)
当平行电极板间加上电场时,设油滴所带电量为q,它所受到的静电力为qE,E为平行极板间的电场强度,E=U/d,U为两极板间的电势差,d为两板间的距离。适当选择电势差U的大小和方向,使油滴受到电场的作用向上运动,以ve表示上升的速度。当油滴匀速上升时,可得到如下关系式:
F2+mg=qE+B(3)
上式中F2为油滴上升速度为Ve时空气的粘滞阻力:
F2=6πηaVe
由(1)、(3)式得到油滴所带电量q为
q=(F1+F2)/E=6πηad(Vg+Ve)/u(4)
(4)式表明,按(2)式求出油滴的半径a后,由测定的油滴不加电场时下降速度vg和加上电场时油滴匀速上升的速度ve,就可以求出所带的电量q。
注意上述公式的推导过程中都是对同一个油滴而言的,因而对同一个油滴,要在实验中测出一组vg、ve的相应数据。
用上述方法对许多不同的油滴进行测量。结果表明,油滴所带的电量总是某一个最小固定值的整数倍,这个最小电荷就是电子所带的电量e。