上海交大船舶流体力学课件3.pdfVIP

1.2 流体的特性 Shanghai Jiao Tong University 流体的易流动性 (fluidity) 流体的易变形形 (deformability) 流体的粘性 (viscosity) 流体的可压缩性 (compressibility) Shanghai Jiao Tong University 1.2.3 流体的粘性 流体的粘性：流体流动时产生内摩擦力的性质称为流体的粘性。 流体内摩擦的概念最早由牛顿(I. Newton, 1687)提出。由库仑 (C.A. Coulomb, 1784)用实验得到证实。 库仑把一块薄圆板用细金属丝 平吊在液体中，将圆板绕中心转 过一角度后放开，靠金属丝的扭 转作用，圆板开始往返摆动，由 于液体的粘性作用，圆板摆动幅 度逐渐衰减，直至静止。库仑分 别测量了普通板、涂腊板和细沙 板，三种圆板的衰减时间。 Shanghai Jiao Tong University 1.2.3 流体的粘性 观察发现：三种圆板的衰减时间均相等。 。 库仑得出结论: 衰减的原因，不是圆板与液体之间的相 互摩擦 ，而是液体内部的摩擦。 Shanghai Jiao Tong University 1.2.3 流体的粘性 壁面无滑移条件(no-slip condition) 壁面不滑移假设 由于流体的易变形性，流体 与固壁可实现分子量级的粘附 作用。通过分子内聚力使粘附 在固壁上的流体质点与固壁一 起运动。即：流体与固体表面 可实现分子量级的接触，达到 表面不滑移。 • 库仑实验间接地验证了壁面不滑移假设； • 壁面不滑移假设已获得大量实验证实，被称为壁面不 滑移条件 (no-slip condition)。 Shanghai Jiao Tong University 边界不可滑移条件 Shanghai Jiao Tong University 1.2.3 流体的粘性 牛顿内摩擦定律 两板之间速度存在线性分布： u( y) Uy / b 剪应力与流体变形率成正比： F U / b A 牛顿粘性(内摩擦)定律：粘性切应力 与速度梯度成正比，比例系数称粘 性系数(coefficient of viscosity) ，也称 为动力粘度。 du   #与固体的虎克定律作对比： dy f = k x Shanghai Jiao Tong University 1.2.3 流体的粘性 粘 度 μ的全称为动力粘度(dynamic viscosity),根据牛顿粘性定律可得:   du dy 2 2 单位：  牛顿秒/ 米 ＝N s / m kg /(s m) 帕秒＝Pa s 工程中常常用到运动粘度(kinematic viscosity)用下式表示:  2 2 ＝ 单位：  米 / 秒 m / s 