[高等教育]傳輸原理教案第1章流體(編輯修改稿)
2025-03-20 05:29 本頁面
【文章內容簡介】 第一篇 ：動量傳輸 第一章 流體及其流動 16 ? 氣體有明顯的壓縮性和熱脹性。在工程上考慮氣體的壓縮性和熱脹性時，常根據(jù)過程的特點做一些簡化處理。（ ） ? 如氣體在管道中流動，或固體在靜止氣體中運動時，只要它們之間相對速度小于音速，氣體的密度變化很小，這時可以忽略氣體的壓縮，把氣體密度視為常數(shù)。 第一篇 ：動量傳輸 第一章 流體及其流動 17 第一章 流體及其流動 流體的粘性 p7 牛頓粘性定律過程描述： ① 兩無限大平行板間距很小，兩板間有流體。下板靜止，上板在 x方向以速度 Vx移動。 ② 由粘性力引起的上、下板間流體的質點只產生 x方向運動。流體各個平行層運動速度在 y方向上有速度梯度dVx/dy 。 ③ 流層兩面上切向粘性力（切應力）可以表示為： η是動力粘度系數(shù) ：流層間出現(xiàn)相對流速時的內摩擦特性。 第一篇 ：動量傳輸 Vx F 0 x V=0 y Y dVx dy 平板間的流體速度分布 與粘性力（切應力）示意 18 各物理量關系構成牛頓粘性定律 （ Newton, 1686) 牛頓粘性定律說明流體在流動過程中流體層間所產生的切應力與法向速度梯度成正比，與壓力無關。 這一規(guī)律與固體表面的摩擦力規(guī)律不同。 τ yx為切應力， 第一個腳標 y表示切應力的法線方向（速度梯度方向 )， 第二個腳標表示切應力的方向 (速度方向 )。 19 牛頓粘性定律總結： （ 1） 流體產生阻力損失的根本原因 ： 流動著的流體內部有一種抗拒內在向前流動的特性，稱為粘性。由于粘性的作用使得流體內部相鄰兩流體層間產生作用力 —— 內摩擦力，它是產生阻力損失的根本原因。 （ 2）牛頓型與非牛頓型流體：剪應力與速度梯度關系完全符合牛頓粘性定律的流體稱為牛頓型流體，所有氣體和多數(shù)液體都屬于這一類。凡不遵循牛頓粘性定律的流體，統(tǒng)稱為非牛頓型流體。 （ 3） 溫度壓力對粘度的影響： 壓力對流體粘度影響很小，通?？珊雎圆挥?。 氣體：當溫度 t升高時，粘度增大，是氣體分子運動加劇所致。 液體：當溫度 t升高時，粘度降低，是液體間分子間作用力減小所致。 （ 4）牛頓粘性定律說明 :流體在流動過程中流體層間所產生的剪應力與法向速度梯度成正比，與壓力無關。流體的這一規(guī)律與固體表面的摩擦力規(guī)律不同。 第一篇 ：動量傳輸 第一章 流體及其流動 流體的粘性 20 ? 流體出現(xiàn)粘性的原因分析： （ 1） 分子間內聚力（引力）所引起。 （ 2）流體分子的 垂直流動方向熱運動 （出現(xiàn)動量交換）所引起。 （ 3）液態(tài)流體出現(xiàn)粘性以分子間內聚力為主，而且液體粘度隨溫度升高而減小。因為溫度升高導致分子間距增大，分子間引力減小。 （ 4）氣態(tài)流體出現(xiàn)粘性以 “ 垂直流動方向熱運動 ” 為主，且氣體粘度隨溫度升高而增大。因為溫度升高導致分子熱運動增強。 第一篇 ：動量傳輸 第一章 流體及其流動 流體的粘性 21 運動粘度系數(shù) γ ： 動力粘度系數(shù) η 除以密度 ρ得到 運動粘度系數(shù) γ ： γ= η/ρ η的單位 Ns /m2 (也就是 Pa s) γ的單位是 m2/s， 粘度 (粘性系數(shù) )取決于流體種類，是一個物性參數(shù)。 對于給定流體，粘度隨溫度和壓力變化。 22 流體粘度與溫度的關系： ? 氣體： ? 液體： s –蘇士蘭常數(shù) (K) 水： （泊肅葉公式） t – 溫度（ ℃ ） 23 流體粘度與壓力的關系： p9 ? 氣體：壓力對粘度影響不大，可以不計。 ? 液體： 壓力變化較?。?5MPa）時，對粘度的影
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