工程流體力學(xué)

1、 第一章第一章 緒緒 論論工程流體力學(xué)教 材： 杜廣生工程流體力學(xué)中國(guó)電力出版社 參考書(shū)：孔 瓏流體力學(xué)高等教育出版社 2003.9 孔 瓏流體力學(xué)高等教育出版社 2003.9 陳卓如工程流體力學(xué)第二版 高等教育出版社 2004.1 丁祖榮流體力學(xué)上冊(cè)高等教育出版社2003.12 丁祖榮流體力學(xué)上冊(cè)高等教育出版社2003.12學(xué)時(shí)數(shù)： 6458（理論課）6（實(shí)驗(yàn)課）課程性質(zhì)：技術(shù)基礎(chǔ)課Fluid Mechanics, Fluid Hydrodynamics， Hydrodynamics研究對(duì)象：流體(Fluid)。包括液體和氣體。 液體無(wú)形狀，有一定的體積；不易壓縮，存在自由（液）面。氣體既無(wú)

2、形狀，也無(wú)體積，易于壓縮。研究任務(wù)：研究流體所遵循的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及流體和周圍物體之間的相互作用。研究方法v理論分析: 根據(jù)實(shí)際問(wèn)題建立理論模型 涉及微分體積法 速度勢(shì)法 保角變換法 v實(shí)驗(yàn)研究方法: 根據(jù)實(shí)際問(wèn)題利用相似理論建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?選擇流動(dòng)介質(zhì) 設(shè)備包括風(fēng)洞、水槽、水洞、激波管、測(cè)試管系等v數(shù)值計(jì)算方法 ：根據(jù)理論分析的方法建立數(shù)學(xué)模型，選擇合適的計(jì)算方法，包括有限差分法、有限元法、特征線法、邊界元法等，利用商業(yè)軟件和自編程序計(jì)算，得出結(jié)果，用實(shí)驗(yàn)方法加以驗(yàn)證。流體力學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 流體力學(xué)在中國(guó)u 大禹治水 4000多年前的大禹治水，說(shuō)明我國(guó)古代已有大規(guī)模的治河工程。 u (公元前25

3、6210年) 秦代，在公元前256-前210年間便修建了都江堰都江堰、鄭國(guó)渠鄭國(guó)渠、靈渠靈渠三大水利工程，說(shuō)明當(dāng)時(shí)對(duì)明槽水流和堰流流動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)水平。u 龍首渠（公元前156-前87） 西漢武帝時(shí)期，為引洛水灌溉農(nóng)田，在黃土高原上修建了龍首渠，創(chuàng)造性地采用了井渠法，即用豎井溝通長(zhǎng)十余里的穿山隧洞，有效地防止了黃土的塌方。u水利風(fēng)力機(jī)械 在古代，以水為動(dòng)力的簡(jiǎn)單機(jī)械也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，例如用水輪提水，或通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)去碾米、磨面等。東漢杜詩(shī)任南陽(yáng)太守時(shí)（公元37年）曾創(chuàng)造水排水排（水力鼓風(fēng)機(jī)），利用水力，通過(guò)傳動(dòng)傳動(dòng)機(jī)械，使皮制鼓風(fēng)囊連續(xù)開(kāi)合，將空氣送入冶金爐，較西歐約早了一千一百

4、年。流體力學(xué)在中國(guó)流體力學(xué)在中國(guó)u 真州船閘 北宋（960-1126）時(shí)期，在運(yùn)河上修建的真州船閘與十四世紀(jì)末荷蘭的同類船閘相比，約早三百多年。u 潘季順明朝的水利家潘季順（1521-1595）提出了“筑堤防溢，建壩減水，以堤束水，以水攻沙”和“借清刷黃”的治黃治黃原則原則，并著有兩河管見(jiàn)、兩河經(jīng)略和河防一攬。u 流 量清朝雍正年間，何夢(mèng)瑤在算迪一書(shū)中提出流量流量等于過(guò)水?dāng)嗝婷娣e乘以斷面平均流速的計(jì)算方法。 流體力學(xué)在中國(guó)u 錢(qián)學(xué)森 錢(qián)學(xué)森（1911）浙江省杭州市人， 他在火箭、導(dǎo)彈、航天器的總體、動(dòng)力、制導(dǎo)、氣動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、材料、計(jì)算機(jī)、質(zhì)量控制和科技管理等領(lǐng)域的豐富知識(shí)，為中國(guó)火箭導(dǎo)彈和航天

5、事業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展作出了杰出的貢獻(xiàn)。1957年獲中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，1979年獲美國(guó)加州理工學(xué)院杰出校友獎(jiǎng)，1985年獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。1989年獲小羅克維爾獎(jiǎng)?wù)潞褪澜缂?jí)科學(xué)與工程名人稱號(hào)，1991年被國(guó)務(wù)院、中央軍委授予“國(guó)家杰出貢獻(xiàn)科學(xué)家”榮譽(yù)稱號(hào)和一級(jí)英模獎(jiǎng)?wù)隆Ａ黧w力學(xué)在中國(guó)u 周培源（ 19021993) 1902年8月28日出生，江蘇宜興人。理論學(xué)家、流體力學(xué)家主要從事物理學(xué)的基礎(chǔ)理論中難度最大的兩個(gè)方面即愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論引力論和流體力學(xué)中的湍流理論的研究與教學(xué)并取得出色成果。u吳仲華（Wu Zhonghua） 在1952年發(fā)表的在軸流式、 徑流式和混流式亞聲速和超聲速葉

6、輪機(jī)械中的三元流普遍理論和在1975年發(fā)表的使用非正交曲線坐標(biāo)的葉輪機(jī)械三元流動(dòng)的基本方程及其解法兩篇論文中所建立的葉輪機(jī)械三元流理論，至今仍是國(guó)內(nèi)外許多優(yōu)良葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算的主要依據(jù)。流體力學(xué)的西方史u 阿基米德（Archimedes，公元前287212） 歐美諸國(guó)歷史上有記載的最早從事流體力學(xué)現(xiàn)象研究的是古希臘學(xué)者阿基米德在公元前250年發(fā)表學(xué)術(shù)論文論浮體，第一個(gè)闡明了相對(duì)密度的概念，發(fā)現(xiàn)了物體在流體中所受浮力的基本原理阿基米德原理。 流體力學(xué)的西方史u 列奧納德.達(dá).芬奇（Leonardo.da.Vinci,14521519） 著名物理學(xué)家和藝術(shù)家 設(shè)計(jì)建造了一小型水渠，系統(tǒng)地研究了物體

7、的沉浮、孔口出流、物體的運(yùn)動(dòng)阻力以及管道、明渠中水流等問(wèn)題。 u斯蒂文（S.Stevin,1548-1620）將用于研究固體平衡的凝結(jié)原理轉(zhuǎn)用到流體上。u 伽利略（Galileo,1564-1642） 在流體靜力學(xué)中應(yīng)用了虛位移原理，并首先提出，運(yùn)動(dòng)物體的阻力隨著流體介質(zhì)密度的增大和速度的提高而增大。u托里析利（E.Torricelli,1608-1647）論證了孔口出流的基本規(guī)律。流體力學(xué)的西方史u 帕斯卡（B.Pascal,1623-1662） 提出了密閉流體能傳遞壓強(qiáng)的原理-帕斯卡原理。u 牛 頓 英國(guó)偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。1642年12月25日生于英格蘭林肯郡格

8、蘭瑟姆附近的沃爾索普村，1727年3月20日在倫敦病逝。牛頓在科學(xué)上最卓越的貢獻(xiàn)是微積分和經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)建。牛頓的成就，恩格斯在英國(guó)狀況十八世紀(jì)中概括得最為完整：牛頓由于發(fā)明了萬(wàn)有引力定律而創(chuàng)立了科學(xué)的天文學(xué)，由于進(jìn)行了光的分解而創(chuàng)立了科學(xué)的光學(xué)，由于創(chuàng)立了二項(xiàng)式定理和無(wú)限理論而創(chuàng)立了科學(xué)的數(shù)學(xué)，由于認(rèn)識(shí)了力的本性而創(chuàng)立了科學(xué)的力學(xué)。u 伯努利（D.Bernoulli，17001782）瑞士科學(xué)家 在1738年出版的名著流體動(dòng)力學(xué)中，建立了流體位勢(shì)能、壓強(qiáng)勢(shì)能和動(dòng)能之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系伯努利方程。在此歷史階段，諸學(xué)者的工作奠定了流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)，促進(jìn)了流體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。流體力學(xué)的西方史流體力學(xué)的西

9、方史u 歐 拉（L.Euler，17071783） 經(jīng)典流體力學(xué)的奠基人，1755年發(fā)表流體運(yùn)動(dòng)的一般原理，提出了流體的連續(xù)介質(zhì)模型，建立了連續(xù)性微分方程和理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程，給出了不可壓縮理想流體運(yùn)動(dòng)的一般解析方法。他提出了研究流體運(yùn)動(dòng)的兩種不同方法及速度勢(shì)的概念，并論證了速度勢(shì)應(yīng)當(dāng)滿足的運(yùn)動(dòng)條件和方程。流體力學(xué)的西方史u 達(dá)朗伯（J.le R.dAlembert,17171783） 1744年提出了達(dá)朗伯疑題（又稱達(dá)朗伯佯謬），即在理想流體中運(yùn)動(dòng)的物體既沒(méi)有升力也沒(méi)有阻力。從反面說(shuō)明了理想流體假定的局限性。u 拉格朗日（J.-L.Lagrange,17361813） 提出了新的流體動(dòng)力

10、學(xué)微分方程，使流體動(dòng)力學(xué)的解析方法有了進(jìn)一步發(fā)展。嚴(yán)格地論證了速度勢(shì)的存在，并提出了流函數(shù)的概念，為應(yīng)用復(fù)變函數(shù)去解析流體定常的和非定常的平面無(wú)旋運(yùn)動(dòng)開(kāi)辟了道路。流體力學(xué)的西方史u弗勞德（W.Froude，1810-1879）對(duì)船舶阻力和搖擺的研究頗有貢獻(xiàn)，他提出了船模試驗(yàn)的相似準(zhǔn)則數(shù)-弗勞德數(shù)，建立了現(xiàn)代船模試驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)。u亥姆霍茲（H.von Helmholtz,1821-1894）和基爾霍夫（G.R.Kirchhoff,1824-1887）對(duì)旋渦運(yùn)動(dòng)和分離流動(dòng)進(jìn)行了大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，提出了表征旋渦基本性質(zhì)的旋渦定理、帶射流的物體繞流阻力等學(xué)術(shù)成就。流體力學(xué)的西方史u 納維（C.

11、-L.-M.-H.Navier）首先提出了不可壓縮粘性流體的運(yùn)動(dòng)微分方程組。斯托克斯（G.G.Stokes）嚴(yán)格地導(dǎo)出了這些方程，并把流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分解為平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、均勻膨脹或壓縮及由剪切所引起的變形運(yùn)動(dòng)。后來(lái)引用時(shí)，便統(tǒng)稱該方程為納維-斯托克斯方程。納維（L.Navier，17851836，法國(guó)）斯托克斯（G.Stokes，18191903，英國(guó)）流體力學(xué)的西方史u 謝 才（A.de Chzy法國(guó) ） 在1755年便總結(jié)出明渠均勻流公式-謝才公式，一直沿用至今。u 雷 諾（O.Reynolds，1842-1912）1883年用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了粘性流體的兩種流動(dòng)狀態(tài)層流和紊流的客觀存在，找到了實(shí)驗(yàn)研

12、究粘性流體流動(dòng)規(guī)律的相似準(zhǔn)則數(shù)雷諾數(shù)，以及判別層流和紊流的臨界雷諾數(shù)，為流動(dòng)阻力的研究奠定了基礎(chǔ)。流體力學(xué)的西方史u 瑞 利（L.J.W.Reyleigh，1842-1919英國(guó)）在相似原理的基礎(chǔ)上，提出了實(shí)驗(yàn)研究的量綱分析法中的一種方法-瑞利法。u 庫(kù) 塔（M.W.Kutta，18671944）1902年就曾提出過(guò)繞流物體上的升力理論，但沒(méi)有在通行的刊物上發(fā)表。u 儒科夫斯基（.,18471921）從1906年起，發(fā)表了論依附渦流等論文，找到了翼型升力和繞翼型的環(huán)流之間的關(guān)系，建立了二維升力理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。他還研究過(guò)螺旋槳的渦流理論以及低速翼型和螺旋槳槳葉剖面等。他的研究成果，對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的

13、理論和實(shí)驗(yàn)研究都有重要貢獻(xiàn)，為近代高效能飛機(jī)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。流體力學(xué)的西方史u 普朗特（L.Prandtl，18751953）建立了邊界層理論，解釋了阻力產(chǎn)生的機(jī)制。以后又針對(duì)航空技術(shù)和其他工程技術(shù)中出現(xiàn)的紊流邊界層，提出混合長(zhǎng)度理論。1918-1919年間，論述了大展弦比的有限翼展機(jī)翼理論，對(duì)現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。u 卡 門(mén)（T.von Krmn，1881-1963）在1911-1912年連續(xù)發(fā)表的論文中，提出了分析帶旋渦尾流及其所產(chǎn)生的阻力的理論，人們稱這種尾渦的排列為卡門(mén)渦街卡門(mén)渦街。在1930年的論文中，提出了計(jì)算紊流粗糙管阻力系數(shù)的理論公式。嗣后，在紊流邊界層理論、超聲

14、速空氣動(dòng)力學(xué)、火箭及噴氣技術(shù)等方面都有不少貢獻(xiàn)。流體力學(xué)的西方史u布拉休斯（H.Blasius）在1913年發(fā)表的論文中，提出了計(jì)算紊流光滑管阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。u伯金漢（E.Buckingham）在1914年發(fā)表的在物理的相似系統(tǒng)中量綱方程應(yīng)用的說(shuō)明論文中，提出了著名的定理，進(jìn)一步完善了量綱分析法。u尼古拉茲（J.Nikuradze）在1933年發(fā)表的論文中，公布了他對(duì)砂粒粗糙管內(nèi)水流阻力系數(shù)的實(shí)測(cè)結(jié)果-尼古拉茲曲線，據(jù)此他還給紊流光滑管和紊流粗糙管的理論公式選定了應(yīng)有的系數(shù)。流體力學(xué)的西方史u 科勒布茹克（C.F.Colebrook）在1939年發(fā)表的論文中，提出了把紊流光滑管區(qū)和紊流粗糙

15、管區(qū)聯(lián)系在一起的過(guò)渡區(qū)阻力系數(shù)計(jì)算公式。u 莫迪（L.F.Moody）在1944年發(fā)表的論文中，給出了他繪制的實(shí)用管道的當(dāng)量糙粒阻力系數(shù)圖-莫迪圖。至此，有壓管流的水力計(jì)算已漸趨成熟。流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用船舶運(yùn)動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)浮標(biāo)浮標(biāo) 海洋平臺(tái)海洋平臺(tái) 潛器潛器 地效翼艇地效翼艇 （WIG）航空航天航海 流體力學(xué)在工程中的應(yīng)用u能源動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)四沖程飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)蒸汽機(jī)車u能源動(dòng)力楊浦大橋節(jié)能型建筑u能源動(dòng)力氣象云圖龍卷風(fēng)u氣象科學(xué)環(huán)境控制污水凈化設(shè)備模型電廠冷卻塔u生物仿生學(xué) 應(yīng)用廣泛已派生出很多新的分支:電磁流體力學(xué)、生物流體力學(xué)化學(xué)流體力學(xué)、地球流體力學(xué)高溫氣體動(dòng)力學(xué)、非牛頓流體力學(xué)爆

16、炸力學(xué)、流變學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)等流體 能夠流動(dòng)的物質(zhì)叫流體 在任何微小的剪切力的作用下都能夠發(fā)生 連續(xù)變形的物質(zhì)稱為流體。包括氣體、液體。 氣體無(wú)一定形狀和體積氣體無(wú)一定形狀和體積。 就易變形性而言，液體與氣體屬于同類。就易變形性而言，液體與氣體屬于同類。流體的易變形性： 在受到剪切力持續(xù)作用時(shí)，固體的變形一般是微小的(如金屬)或有限的(如塑料)，但流體卻能產(chǎn)生很大的甚至無(wú)限大(只作用時(shí)間無(wú)限長(zhǎng))的變形。l 當(dāng)剪切力停止作用后，固體變形能恢復(fù)或部分恢當(dāng)剪切力停止作用后，固體變形能恢復(fù)或部分恢復(fù)，流體則不作任何恢復(fù)復(fù)，流體則不作任何恢復(fù)。l固體內(nèi)的切應(yīng)力由剪切變形量固體內(nèi)的切應(yīng)力由剪切變形量( (

17、位移位移) )決定，而流體內(nèi)決定，而流體內(nèi) 的切應(yīng)力與變形量無(wú)關(guān)，由變形速度的切應(yīng)力與變形量無(wú)關(guān)，由變形速度( (切變率切變率) )決定。決定。l任意改變均質(zhì)流體微元排列次序，不影任意改變均質(zhì)流體微元排列次序，不影響它的宏觀物理性質(zhì)；任意改變固體微元響它的宏觀物理性質(zhì)；任意改變固體微元的排列無(wú)疑將它徹底破壞。的排列無(wú)疑將它徹底破壞。 固體表面之間的摩擦是滑動(dòng)摩擦，摩擦力與固體表面狀固體表面之間的摩擦是滑動(dòng)摩擦，摩擦力與固體表面狀況有關(guān)；流體與固體表面可實(shí)現(xiàn)分子量級(jí)的接觸，達(dá)到表況有關(guān)；流體與固體表面可實(shí)現(xiàn)分子量級(jí)的接觸，達(dá)到表面不滑移。面不滑移。連續(xù)介質(zhì)模型將流體作為由無(wú)窮多稠密、沒(méi)有間隙的流

18、體質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的連續(xù)介質(zhì)，這就是1755年歐拉提出的“連續(xù)介質(zhì)模型”。 在連續(xù)性假設(shè)之下，表征流體狀態(tài)的宏觀物理量如速度、壓強(qiáng)、密度、溫度等在空間和時(shí)間上都是連續(xù)分布的，都可以作為空間和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。 流體質(zhì)點(diǎn)：包含有足夠多流體分子的微團(tuán)，在宏觀上流體 微團(tuán)的尺 度和流動(dòng)所涉及的物體的特征長(zhǎng)度相比充分的小，小到在數(shù)學(xué)上可以作為一個(gè)點(diǎn)來(lái)處理。而在微觀上，微團(tuán)的尺度和分子的平均自由行程相比又要足夠大。 密度 ( ) ( ) 均質(zhì)流體比容 密度的倒數(shù)相對(duì)密度式中式中 流體的密度（流體的密度（kg/m ）；）； 4時(shí)水的密度（時(shí)水的密度（kg/m ）。）。VmV0lim3mkg1v密度單位體內(nèi)流體所具有

19、的質(zhì)量表征流體在空間的密集程度。mVdfwfwu流體的壓縮性 在一定的溫度下，單位壓強(qiáng)增量引起的體積變化率定義為流體的壓縮性系數(shù)，其值越大，流體越容易壓縮，反之，不容易壓縮。 定義式： 體積彈性模量 其值越大，流體越不容易壓縮，反之，就容易壓縮。 一定溫度下水的體積彈性模量示于教材表13kdV VdpdVVdp dVVdpkK1l 流體的膨脹性 當(dāng)壓強(qiáng)一定時(shí)，流體溫度變化體積改變的性質(zhì)稱為流體的膨脹性，膨脹性的大小用溫度膨脹系數(shù)來(lái)表示。 膨脹性系數(shù) 式中 或 為溫度增量； 為相應(yīng)的體積變化率。由于溫度升高體積膨脹，故二者同號(hào)。 的單位為1/K或1/。 水在不同溫度下的膨脹系數(shù)如表14所示。Vd

20、TdVdTVdVaVdTdtVdVl 可壓縮流體和不可壓縮流體 氣體和液體都是可壓縮的，通常將氣體時(shí)為可壓縮流體，液體視為不可壓縮流體。水下爆炸：水也要時(shí)為可壓縮流體；當(dāng)氣體流速比較低時(shí)也可以視為不可壓縮流體。 流體的粘性：流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)程為流體的黏性。流體內(nèi)摩擦的概念最早由牛頓（I.Newton,1687，）提出。由庫(kù)侖（CACoulomb,1784，）用實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。 庫(kù)侖把一塊薄圓板用細(xì)金屬絲平吊在液體中，將圓板繞中心轉(zhuǎn)過(guò)一角度后放開(kāi)，靠金屬絲的扭轉(zhuǎn)作用，圓板開(kāi)始往返擺動(dòng)，由于液體的粘性作用，圓板擺動(dòng)幅度逐漸衰減，直至靜止。庫(kù)侖分別測(cè)量了普通板、涂臘板和細(xì)沙板，三種圓板的衰

21、減時(shí)間。三種圓板的衰減時(shí)間均相等庫(kù)侖得出結(jié)論:衰減的原因，不是圓板與液體之間的相互摩擦 ，而是液體內(nèi)部的摩擦 。 牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律 牛頓在牛頓在自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中假設(shè)：中假設(shè)：“流體兩部分由于流體兩部分由于缺乏潤(rùn)滑而引起的阻力速度梯度成正比缺乏潤(rùn)滑而引起的阻力速度梯度成正比”。 上式稱為牛頓粘性定律，它表明：上式稱為牛頓粘性定律，它表明： 粘性切應(yīng)力與速度梯度成正比；粘性切應(yīng)力與速度梯度成正比； 粘性切應(yīng)力與角變形速率成正比；粘性切應(yīng)力與角變形速率成正比； 比例系數(shù)稱動(dòng)力粘度，簡(jiǎn)稱粘度。比例系數(shù)稱動(dòng)力粘度，簡(jiǎn)稱粘度。 牛頓粘性定律已獲牛頓粘性定律已獲 得大量實(shí)驗(yàn)

22、證實(shí)。得大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)。kxf 與固體的虎克定律作對(duì)與固體的虎克定律作對(duì)比比：efghtvxyyddxHUAFytytvttxxttdd/limlimdd00 粘性切應(yīng)力由相鄰兩層流體之間的速度梯度決定粘性切應(yīng)力由相鄰兩層流體之間的速度梯度決定, ,而而 不是由速度決定不是由速度決定 . .粘性切應(yīng)力由流體元的角變形速率決定，而不是由變粘性切應(yīng)力由流體元的角變形速率決定，而不是由變形量決定形量決定. .牛頓粘性定律指出：牛頓粘性定律指出：yddx 流體粘性只能影響流動(dòng)的快慢，卻不能停止流動(dòng)。流體粘性只能影響流動(dòng)的快慢，卻不能停止流動(dòng)。牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律粘粘 度度的全稱為動(dòng)力粘度,根據(jù)牛

23、頓粘性定律可得. dydx粘度的單位在SI制中是帕秒（Pas), 工程中常常用到運(yùn)動(dòng)粘度用下式表示 單位:(m2/s)一般僅隨溫度變化，液體溫度升高粘度增大，氣體溫度升高粘度減小。流體粘性成因流體粘性成因 流體內(nèi)摩擦是兩層流體間分子內(nèi)聚力和分子動(dòng)量交換的宏流體內(nèi)摩擦是兩層流體間分子內(nèi)聚力和分子動(dòng)量交換的宏觀表現(xiàn)。觀表現(xiàn)。 當(dāng)兩層液體作相對(duì)當(dāng)兩層液體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩層液體分運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩層液體分子的平均距離加大，子的平均距離加大，吸引力隨之增大，這吸引力隨之增大，這就是就是分子內(nèi)聚力分子內(nèi)聚力。 流體粘性的成因流體粘性的成因 氣體分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍大，流層之間的分子交換頻繁。 兩層之間的分子動(dòng)量交換

24、表現(xiàn)為力的作用，稱為表觀切應(yīng)力。氣體內(nèi)摩擦力即以表觀切應(yīng)力為主。一般認(rèn)為：液體粘性主要取決于分子間的引力，氣體的黏性主要取決于分子的熱運(yùn)動(dòng)。壁面不滑移假設(shè)壁面不滑移假設(shè) 由于流體的易變形性，流體由于流體的易變形性，流體與固壁可實(shí)現(xiàn)分子量級(jí)的粘附與固壁可實(shí)現(xiàn)分子量級(jí)的粘附作用。通過(guò)分子內(nèi)聚力使粘附作用。通過(guò)分子內(nèi)聚力使粘附在固壁上的流體質(zhì)點(diǎn)與固壁一在固壁上的流體質(zhì)點(diǎn)與固壁一起運(yùn)動(dòng)。起運(yùn)動(dòng)。 壁面無(wú)滑移壁面無(wú)滑移 庫(kù)侖實(shí)驗(yàn)間接地驗(yàn)證了壁面不滑移假設(shè)； 壁面不滑移假設(shè)已獲得大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，被稱為壁面不滑移條件。常溫常壓下水的粘度是空氣的常溫常壓下水的粘度是空氣的55.455.4倍倍常溫常壓下空氣的運(yùn)動(dòng)粘度是水的常溫常壓下空氣的運(yùn)動(dòng)粘度是水的15倍倍6221 10 m /s0.01cm /s 52215 10 m /s0.15cm /s水水空氣空氣31 10 Pa s0.01P 51.8 10 Pa s0.00018P 水水空氣空氣粘性流體和理想流體粘性流體和理想流體v實(shí)際流體（粘性流體） 實(shí)際中的流體都具有粘性，因?yàn)槎际怯煞肿咏M成，都存在分子間的引力和分子的熱運(yùn)動(dòng)，故都具有粘性，所以，粘性流體也稱實(shí)際