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黏性定律简介

黏性定律简介

也称牛顿黏滞定律,是描述流体中黏性现象的宏观规律。黏性也称黏滞,是指流体中由于存在定向运动速度的不平均性时,在流体中出现一种使流动较快的流体受到减速力,流动较慢的流体受到加速力的现象(即内摩擦现象)。这种减速力及加速力统称为黏性力(或黏滞力、内摩擦力)。牛顿黏性定律可表述为:当流体的流动为层流时,则在层与层之间所作用的黏性力f分别与流体中定向运动的速度梯度du/dz及与流动方向切向面积A成正比的关系,其比例系数η称为黏度或黏性系数,即 η的单位是N·m-2·s,也有用泊(poise)为单位的,1泊(P)=10-1kg·m-1·s-1。

中文名称:黏性定律

英文名称:Law of viscosity

定义及摘要:

黏性定律

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黏性定律简介常见问题

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黏性定律简介文献

电阻定律 电阻定律

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电阻定律

管理定律汇集 管理定律汇集

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管理定律汇集——总体较好,共有约30余条管理定律,如木桶定律、80/20定律等,涉及了管理的各个方面,领导、协调、销售、时间等。

黏性力流体的黏性

黏性流是黏性不可忽略的流体。实际流体都是有黏性的,不过有的大(如甘油、油漆、蜂蜜),有的小(如水、空气)。流层间阻碍流体相对错动(变形)趋势的能力称为流体的黏性。

假设有一股直匀流(速度均一,方向和大小不变),顺着流动方向放置一块无限薄的平板,流体的实际速度分布就变为右图所示。流体在没有流到平板以前速度原是均一的,一流到平板上,直接贴着平板的那层流体速度降为零(即满足物面无滑移条件);沿着法线向外,流体速度逐渐由零变大(即存在速度梯度),直到离平板相当远的地方流速才和原来没有显著差别。

生活中,比如河里的流水,靠岸处的水流就比河中心的水流慢些。

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黏性力黏性剪切应力

相对错动流层间的一对摩擦力即为黏性剪切力。

邻层流体速度有差别(即

)时,二者之间必有摩擦力在作用。单位面积上的摩擦力称摩擦应力,记为
。这个力对于较快流层而言是一个阻碍流动的阻力,对于较慢流层而言是一个推动流动的拉力。

牛顿提出,流体内部的摩擦应力

和速度梯度的关系为

比例常数记为

,则

上式称为牛顿粘性定律。

称为黏度,单位是kg/(m·s)。

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黏性力黏性力的推导

设有上下两块平行放置的平板,其中下面一块静止不动,而上面一块则沿水平方向向右匀速移动,如右图所示。如果在该水平两板之间有流体存在,当流体作整体运动,并且各层流体的运动速度不同时,各层流体之间就存在摩擦作用,通常称为流体的内摩擦,或者流体的黏滞性。

假设在任意高度处,选择一平面S-S,将流体分为上下两层,上层流体运动较快,下层流体运动较慢。由于流体的黏滞性,则在平面S-S上就存在黏性力P。该力对于上层流体来说是一个阻力,方向向左;而对于下层流体来说则相反,为一个动力,方向向右。如果S-S平面上流体的流速为

,速度梯度为
。因此,黏性力的计算式即牛顿定律表达式为

其中,A为S-S平面的面积;

为比例常数,称为流体的黏性系数。

由此可见,黏性力与面积和速度梯度成正比。

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