机械工程的概念和原理

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粘度的基本概念

我们在讨论基本的问题流体力学的定义和意义流体的各种性质在我们之前的文章中。

现在我们将在这篇文章的帮助下理解流体的“粘度”这个术语。

粘度或动态粘度

粘度,也称为动态粘度,基本定义为流体在另一层流体上移动时所产生的阻力。

让我们考虑每个板的面积为A的两个平行板,它们之间的距离为y,如下图所示。让我们考虑底板是固定的,液体在两个平行板之间填充。
我们假设需要一个力F来使顶板向与流体平行的方向移动。
当雷诺数Re小于2000时,我们将其视为层流,我们有一个线速度分布,这种具有均匀速度梯度的平行流称为Couette流。

将上板块平行于流体流动方向移动所需的单位面积力称为剪应力,该剪应力与流体流动速度方向成正比,与两个板块之间的间隙成反比。

剪切应力α(流体流速/板间间隙)
剪切应力,τ α (U/y)
剪切应力,τ = μ (U/y)

式中,μ为比例常数,该比例常数称为流体的动力粘度或简单称为流体的粘度。

用简单的方法理解粘度

如下图所示,假设有一层厚度为y的流体在固定表面上流动。与固定表面接触的流体速度为零。当我们离开固定表面时,流体的流速会增加。在最顶端的表面,即在距离固定表面y处,流体的速度将是最大的。

考虑流体的两个速度值,即固定表面的速度和最顶部表面的速度,我们将绘制如下图所示的速度剖面。
让我们考虑上图所示的一小层厚度为dy的流体。在厚度为dy的小层底部流体速度为u,在厚度为dy的小层顶部流体速度为u + du。

简而言之,我们可以说,流体层与固定表面的距离不同,其速度也不同。因此,当流体层以不同的速度相互流动时,就有可能发生剪切作用。

切应力方向上与速度梯度成正比,因此我们有下面提到的方程。

剪切应力α速度梯度
剪切应力α (du/dy)
剪切应力,τ = μ (du/dy)

式中,μ为比例常数,该比例常数称为流体的动力粘度或简单称为流体的粘度。

上面的表达式是牛顿通过实验给出的,因此上面的表达式也被称为牛顿粘度定律。

粘度单位

在S.I体系中,粘度单位为N.s/m2或宾夕法尼亚州
粘度也有单位平衡或厘泊。
1泊= 100厘泊= 0.1 N-s/m2

粘度在各种工程应用中也用厘斯托来表示,例如液压油的粘度用厘斯托或cSt来表示。

粘度与温度

对于气体,粘度随着温度的升高而增加。而对于液体,粘度会随着温度的升高而降低。液体和气体的粘度和温度之间的关系是相反的。

让我们看看这条曲线,它表示液体和气体的粘度随温度的变化。

我们现在来讨论运动粘度的基本概念在我们下一篇文章的流体力学类别中。
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参考:

流体力学的Y. Nakayama和R . F Boucher
图片由:谷歌

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