02_CFD的基础知识.pdfVIP

Elective Course for Graduate Students 2.1 流体与流动的基本特性 理想流体与粘性流体 2 计算流体力学的基础知识 粘性(viscocity) ：是流体内部发生相对运动而引起的 内部相互作用力 粘性的表现： 表现一：相邻两层流体作相对运动时有内摩擦作用。 孙晓颖 表现二：流体对固体表面的粘附作用。 Harbin Institute of Technology 1 • 内摩擦概念由牛顿（I.Newton ，1687 ）首先提出，称为 • 库仑实验：把一薄圆板用细丝平吊在液体中，将圆板转 牛顿粘性假说（《自然哲学的数学原理》） 过一角度后放开，圆板作往返摆动，逐渐衰减，直至停 • 流体内摩擦是两层流体间分子内聚力和分子动量交换的 止，测量其衰减时间。用三种圆板 （a、普通板，b 、表 宏观表现。 面涂蜡，c、表面胶一层细砂）做实验。 • 库仑实验证明衰减原因不是圆板与液体间的摩擦，而是 液体内部的摩擦，即内摩擦。 2 3 牛顿流体与非牛顿流体 牛顿粘性假设：流体内摩擦力与两层流体间的相对速度 成正比。 依据内摩擦剪应力与速度变化率的关系不同，粘 剪切变形率 性流体分成牛顿与非牛顿流体 内摩擦剪应力与速度变化率之间是线性关系，且经 过原点，这种称为牛顿流体，反之为非牛顿流体 设x方向单位面积上的流体内摩擦 力为τ，称为粘性切应力。按牛 观察近壁面处的流体流动，可以发现，紧靠壁 顿粘性假设： 面的流体粘附在壁面上，静止不动，而在流体内部 之间的粘性所导致的内摩擦力的作用下，靠近这些 粘度 静止流体的另一层流体受迟滞作用速度降低。 牛顿内摩擦定律：流体内摩擦应力与单位距离上的两层流 体间的相对速度成比例。