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粘性流動

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具有粘性的實際流體的運動。由於粘性作用,流體質點粘附在物體表面上,形成流體不滑移現象(即相對速度為零),因而產生摩擦阻力和能量耗散。同時,當流體流過鈍體時,物體後部表面附近的流體受到阻滯、減速,並從表面分離,從而形成低壓旋渦區(即尾流)和壓差阻力。此外,粘性流動內部也有內摩擦和能量耗散。在高速粘性流動中,這種機械能損失,導致熱量大量產生,而動量交換的同時必然發生質量交換。因此,粘性流動往往同傳熱傳質現象聯繫在一起。
中文名
粘性流動
外文名
viscous flow
1
具有粘性的實際流體的運動
2
形成流體不滑移現象
3
同傳熱傳質現象聯繫在一起

粘性流動簡介

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粘性流動是自然界和工程技術中普遍存在的流動過程。例如,近地面和水面的大氣邊界層中的空氣流動,空氣繞過飛機、汽車和地面建築物的流動,水繞橋墩、船舶和近海結構物的流動,流體在管道和渦輪機械中的流動,機器軸承中潤滑液的流動,人體血管中的血液流動等都是粘性流動。
影響粘性流動狀態的主要參數是雷諾數Re。,式中ρμ分別為流體的密度和動力粘性係數;UL分別為流動的特徵速度和特徵長度。當雷諾數很小時,粘性影響遍及整個流場;當雷諾數很大時,明顯的粘性效應只侷限於物體表面附近的一層很薄的流體(即邊界層)中。另外,當雷諾數較小時,粘性流動為規則的層流;當雷諾數較大時,粘性流動則為不規則的湍流。

粘性流動運動方程

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描述粘性流動的運動方程是納維-斯托克斯方程。對於圓管和楔形槽中的液體層流,G.H.L.哈根和J.-L.-M.泊肅葉等已從實驗歸納出它們的規律,後來證明與精確解符合(見管流)。關於雷諾數比 1小得多的繞浸沒物體的蠕動流,G.G.斯托克斯等求得一些近似解,包括著名的斯托克斯圓球阻力公式,即阻力同速度成正比(見斯托克斯流動)。對於大雷諾數情形,L.普朗特建立了有效的邊界層近似理論。湍流是粘性流動中比較困難而又具有重要實際意義的問題。解決有關湍流的工程技術問題有混合長和各種模式的半經驗理論(見湍流理論)。理論研究方面則發展了統計理論。在解複雜的粘性流動問題(包括分離流、湍流)中,實驗和用高速電子計算機求數值解起着重要作用。

粘性流動參考文獻

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1. L. 普朗特等着,郭永懷、陸士嘉譯:《流體力學概論》,科學出版社,北京,1981。
2. 張鍾寅、喬志德編著:《粘性流體力學》,國防工業出版社,北京,1982。
3. F. M. 懷特著,魏中磊、甄思淼譯:《粘性流體動力學》,機械工業出版社,北京,1982。(F. M. hite, Viscous Fluid Flow, Mc-Graw-Hill, New York, 1974)
4.谷一郎著,劉亦珩譯:《粘性流體理論》,上海科學技術出版社,上海,1962。(谷一郎著:《粘性流體※理論》巖波書店,東京,1957。)