第一章 流体及其主要物理性质(2)

2019-04-21 22:45

?t?dt——温度改变量

dV1Vdt?t? 或

?V1V0?t (3)单位:1/oC 或 1/K

(4)说明:表1-3表明液体膨胀性很小——在实际计算中,一般不考虑液体的膨胀性。

3、体积弹性系数

E?1?p 单位:帕(Pa) 例题:

当压强增加5×104Pa时,某种液体的密度增长0.02%,求该液体的弹性系数。 解:M??V?dM?Vd???dV?0

VdV???d?

E?1?p??1dVV1dp??d?dp?10.02%?5?10?2.5?10Pa48

三、粘性(viscosity):μ

粘性是流体所特有的性质,自然界中的任何流体都具有粘性,只是有大有小。 1、定义:流体微团发生相对运动时所产生的抵抗变形、阻碍流动的性质。 2、产生粘性的原因 (1)流体内聚力 (2)动量交换

(3)流体分子和固体壁面之间的附着力 3、 产生条件:流体发生相对运动

4、 产生的实质:微观分子作用的宏观表现

5、内摩擦力的计算—牛顿内摩擦定律(Newton’s law of internal friction)1686

怎样确定流体运动时的粘滞力呢?它与哪些因素有关?牛顿经过大量实验研究于1686年提出了确定流体内摩擦力的所谓“牛顿内摩擦定律”。

图 速度分布规律

如图,A、B为长宽都是足够大的平板,互相平行,设B板以u0运动,A板不动。由于粘性流体将粘附于它所接触的表面上(流体的边界无滑移条件),u上=u0, u下=0。 (1)两平板间流体流层:速度自上而下递减,按直线分布; (2)取出两层

快层:u+du 慢层:u 相邻流层发生相对运动时:

T:快层对慢层产生一个切力T,使慢层加速,方向与流向相同。

T’:慢层对快层有一个反作用力T’,使快层减速,方向与流向相反,这种阻止运动的力,称为阻力。

(3)T与 T’:大小相等,方向相反的一对力,分别作用在两个流体层的接触面上,这对力是在流体内部产生的,叫内摩擦力。

(4)牛顿内摩擦定律的内容:

流体相对运动时,层间内摩擦力T的大小与接触面积、速度梯度成正比,与流体种类及温度有关,而与接触面上的压力无关,即:

T???AT——内摩擦力,单位:牛顿(N)

dudy

μ——动力粘性系数,与流体性质、温度有关 A——接触面积

dudy——速度梯度Velocity gradient

(5)粘性切应力τ:单位面积上的内摩擦力

??TA???dudy

单位:N/m2

(6)公式说明:

① “±”是为使T、τ永远为正值而设

du当dy>0时,T、τ取“+”号

du当dy=0时,T、τ=0

du当dy<0时,T、τ取“-”号(①拖下板②y轴向下③管流)

????② 符合

dudy的流体——牛顿流体 dudy的流体——非牛顿流体

????不符合

③公式适用条件:牛顿流体做层流运动

7、粘性系数(粘度)coefficient of viscosity:表征流体粘性大小,通常用实验方法确定。 (1)动力粘度μ:coefficient of dynamic viscosity

??① 定义:由公式

TA???dudy得

????dudy

② 物理意义:表示速度梯度为1时,单位面积上的摩擦力的大小。 ③ 国际单位: 牛顿?秒/米2 或 Pa? S

Pa?s?kg?ms2

?sm2?kg(m?s)

2

1Pa? S=1000 mPa? S(在程序中常用mPa? S) 物理单位: 泊(poise)= 达因?秒/厘米

(1N=10dyn=1kg·m/s)

1 泊poise = 100厘泊 centipoise = 0.1 pa ?s 1cP=1 mPa? S

5

2

注:P295.附1:水的粘度数量级 1 mPa? S (2)运动粘度?:coefficient of kinematic viscosity

??① 定义:

??——在方程中经常出现

② 国际单位:米2/秒;

物理单位:厘米/秒,叫做沱(或斯stokes) 1沱=100厘沱

1m/s?10st?10cst

8、理想流体与实际流体

(1)理想流体:假想没有粘性的流体μ=0 ,能量损失=0 (2)实际流体:又称为粘性流体,即真实流体 μ≠0 ,能量损失 ≠ 0

流体在运动中因克服摩擦力必然要做功,所以粘性也是流体中发生机械能量损失的根源。 例题:

2462

已知:A=1200cm,V=0.5m/s

μ1=0.142Pa.s,h1=1.0mm μ2=0.235Pa.s,h2=1.4mm 求:平板上所受的内摩擦力F

绘制:平板间流体的流速分布图及应力分布图 解:(前提条件:牛顿流体、层流运动)

2

V?u????11??h1??u?0du??2??2????h2dy ?

因为 τ1=τ2

?1所以

V?uh1??2uh2?u??1h2V?2h1??1h2?0.23m/s

F??1A??V?uh1?4.6N

四、表面张力 σ

1、定义:使液体表面处于拉伸状态的力为表面张力 2、表面张力系数σ:单位长度上的表面张力 3、表面张力的产生:液、气接触自由表面

5、 表面张力产生的原因:由于内聚力的不同而导致(分子受力不平衡)。

在气液自由表面上,由于液体分子的内聚力显著的大,因此在液体表面的分子有向液体内部收缩的倾向,使得自由表面有一拉紧作用的力产生,即表面张力。在液固交界面上,也会产生附着力。液体内聚力的大小决定其是否产生湿润管壁。

水与玻璃管相互作用计算及分析

管壁圆周上总表面张力在垂直方向上的分力: π?D ?σ?cosθ (1)

?.?4Dh2上升液柱重: (2)

?D?cos????4Dh2令

可得毛细管内液柱上升高度

h?4?cos??D


第一章 流体及其主要物理性质(2).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:关于印发《中国石化巴陵石化公司视觉识别系统规范使用管理办法(

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: