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粘性力
鎖定
流體力學中,作用於流體質點上的力,一般分為兩類:質量力和表面力。流體內部的黏性應力屬於表面力。
- 中文名
- 粘性力
- 外文名
- viscous force
粘性力相關定律
一、牛頓粘性應力定律
單位面積上的流體黏性應力,與沿運動平面法線方向每單位長度的速度變化成正比。
右邊的比例係數稱為動力學粘性係數,或內摩擦係數。
二、歐拉準則
對於受壓力、粘性力或重力同時作用的兩個流動,在忽略表面張力、壓縮力及其他因素時,要同時滿足歐拉和雷諾準則或歐拉和佛汝德準則才能實現動力相似。由於壓強通常是待求的量,所以只要相應的點粘性力相似或重力相似,壓強會自行相似。換句話説,當雷諾準則或佛汝德準則得到滿足時,歐拉準則會自行滿足。因此,雷諾準則、佛汝德準則稱為獨立準則,而歐拉準則則稱為導出準則。
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三、粘性力相似定律
四、雷諾數
從層流轉為湍流與雷諾數有關。雷諾數是反映流體慣性力與粘性力之比的一個無量綱參數。它是英國物理學家雷諾於1883年首先提出研究的一個參數,但它的重要性一直未被注意,直到1908年這個參數才被命名為雷諾數,它是空氣動力學研究中最重要的參數之一。流體的流動速度越大,線性尺度越大,粘性係數越小,雷諾數就越大。雷諾通過研究指出,當這個參數超過一定數值時,流動可由層流轉捩為湍流。層流一般比湍流的摩擦阻力小,當飛機機翼周圍的氣流是層流時,飛機就飛得平穩:當飛機機翼周圍的氣流是湍流時,飛機就飛得顛簸。因而在飛行器設計中,應儘量使邊界層流動保持層流狀態。同時,如果能使飛機的邊界層在較長時期內保持層流,還可以減小總加熱量。
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粘性力分類
粘性力有兩類:
①分子粘性力,它體現了分子運動時的動量輸送作用;
②湍流粘性力,它體現了湍流運動對動量輸送的作用。
在通常的大氣運動中,前者比後者小得多,可以忽略不計。除靠近地面的大氣邊界層以外,特別是在離地面1~1.5公里以上的自由大氣中,一般不考慮粘性力對氣塊運動的作用。
粘性力作用
在許多情況下,流體流動的相似僅考慮重力或粘性力相似,即以重力為主要作用力時的重力相似(佛汝德數準則)和以粘性力為主要作用力的阻力相似(雷諾數準則)。但是,也有一些情況,重力和粘性力都是重要作用力,都必須考慮。