气体动力学基础.ppt

三、粘性——是流体的重要特性之一，可通过一个简单的实验来观察流体的粘滞现象。空气粘性实验空气粘性飞盘下圆盘与上圆盘并没有接触，上圆盘却会跟着下圆盘转动，这是因为两圆盘之间的空气具有一定的粘性，能传递摩擦力使上圆盘转动。第三节流体的主要力学性质第31页,共60页，星期六，2024年，5月1、流体的粘性粘性是流体抵抗剪切变形的一种属性，是流体运动时内部流层之间产生切应力（内摩擦力）的性质。牛顿平板实验在相距为h的两平行平板之间充满流体，下平板固定，上平板在力F作用下，以匀速U沿x方向运动。由于流体与平板间有附着力，粘附于上平板的一薄层流体将以速度U跟随上平板运动，由于流体内部存在分子间的内聚力，将带动相邻的下层流体，直至传递到粘附于下平板的一薄层流体，粘附在下平板的一薄层流体与平板速度均为零。第三节流体的主要力学性质第32页,共60页，星期六，2024年，5月实验证明，当h和U较小时，两夹板间流体沿y方向的速度呈线性分布，即式中U/h——速度梯度，通常表示为du/dy。由于各流层速度不同，流体层间出现相对运动，产生的切向作用力称为内摩擦力。作用在两流体层接触面上的内摩擦力总是成对出现，且大小相等、方向相反，分别作用在相对的流层上。第三节流体的主要力学性质第33页,共60页，星期六，2024年，5月2、牛顿内摩擦定律根据牛顿平板实验的结果，作用在上平板的力F的大小与

垂直于流动方向的速度梯度U/h或du/dy成正比

接触面的面积A成正比

流体的种类（粘度）有关

而与接触面上的压强p无关。式中——流体层接触面上的内摩擦擦力，N；——流体层间的接触面积，m2；——流体的动力粘度，Pa.s。第三节流体的主要力学性质第34页,共60页，星期六，2024年，5月2、牛顿内摩擦定律流体层间单位面积上的内摩擦力称为粘性切应力牛顿内摩擦定律式中——粘性切应力，Pa。当速度梯度等于零时，内摩擦力等于零。当流体处于静止状态或以相同速度运动（流体层间没有相对运动）时，内摩擦力也等于零。第三节流体的主要力学性质第35页,共60页，星期六，2024年，5月3、动力粘度和运动粘度动力粘度：面积各为1m2并相距1m的两层流体，以1m/s的速度作相对运动时所产生的内摩擦力。单位：N·s/㎡既Pa·s表征液体粘性的内摩擦系数，用μ表示。运动粘度：在工程计算中，常用运动粘度，即动力粘度、运动粘度名词的来源，是因为它们的量纲，前者具有动力学量纲，后者具有运动学量纲。第三节流体的主要力学性质第36页,共60页，星期六，2024年，5月

常见液体的粘度随温度升高而减小水的动力粘度和运动粘度第三节流体的主要力学性质第37页,共60页，星期六，2024年，5月

常见气体的粘度随温度升高而增大第三节流体的主要力学性质第38页,共60页，星期六，2024年，5月4、流体粘度的测量流体粘度的测量方法有两种直接测量法旋转粘度计、毛细管粘度计、落球粘度计等。间接测量法恩氏粘度计等。第三节流体的主要力学性质第39页,共60页，星期六，2024年，5月4、流体粘度的测量1.旋转粘度计原理：电动机带动转子以一定的速度旋转，若转子未受到液体的粘滞阻力，则游丝、指针与刻度盘同速旋转，指针计数为零。若转子受到液体的粘滞阻力，则游丝产生转矩与粘滞阻力达到平衡，指针在刻度盘上指示一定的读数。第三节流体的主要力学性质第40页,共60页，星期六，2024年，5月4、流体粘度的测量2.恩氏粘度计原理：测定液体在某温度从恩氏粘度计标准孔口（d=2.8mm)流出一定量（200mL）所需的时间。液体的粘性越大流得越慢。温度t时的恩氏粘度用Et表示，恩氏粘度的单位为条件度，用0E表示。第三节流体的主要力学性质第41页,共60页，星期六，2024年，5月4、流体粘度的测量2.恩氏粘度计取200mLT（℃）待测液体，测出从粘度计流出的时间t1，则恩氏粘度为式中——T（℃）时的恩氏粘度，0E；——200mL20℃蒸馏水流出恩氏粘度计的时间，51s；经验公式（cm2/s）第三节流体的主要力学性质第42页,共60页，星期六，2024年，5月5、