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1、返回一、一、 牛顿粘性定律牛顿粘性定律 或或Fuududy式中：式中：F内摩擦力，内摩擦力，N； 剪应力，剪应力，Pa； 法向速度梯度，法向速度梯度，1/s； 比例系数，称为流体的粘度，比例系数，称为流体的粘度，Pas 。 1.3.1 流体的粘度流体的粘度1.3 管内流体流动管内流体流动现象现象1返回牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体；粘性定律的流体；非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。 二、二、流体的粘度流体的粘度 （动力粘度（动力粘度） 1. 1.粘度的物理意义粘度的物理意义 流流
2、体体流流动动时时在在与与流流动动方方向向垂垂直直的的方方向向上上产产生生单位速度梯度所需的剪应力。单位速度梯度所需的剪应力。2返回液体液体 :T 气体气体 : 一般一般T 超高压超高压p 粘度的物理本质粘度的物理本质：分子间的引力和分子的运动与碰撞。分子间的引力和分子的运动与碰撞。2. 粘度的单位粘度的单位SI制：制：Pas 或或 kg/(ms)物理制：物理制：cP(厘泊）厘泊）换算关系换算关系1cP10-3 Pas3返回3.3.运动粘度运动粘度 粘度粘度与密度与密度之比。之比。m2/s三、理想流体与实际流体三、理想流体与实际流体 理想流体：粘度为零的流体；理想流体：粘度为零的流体；实际流体或
3、粘性流体：具有粘性的流体。实际流体或粘性流体：具有粘性的流体。4返回1.3.2 流体的流动型态流体的流动型态 一、雷诺实验一、雷诺实验5返回 层层流流（或或滞滞流流）：流流体体质质点点仅仅沿沿着着与与管管轴轴平平行行的的方方向向作作直直线线运运动动，质质点点无无径径向向脉脉动动，质质点点之之间间互互不不混合；混合； 湍湍流流（或或紊紊流流） ：流流体体质质点点除除了了沿沿管管轴轴方方向向向向前前流流动动外外，还还有有径径向向脉脉动动，各各质质点点的的速速度度在在大大小小和和方方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。二、二、流型判据流型判据雷诺准数雷诺准数 无因
4、次数群无因次数群6返回1.判断流型判断流型Re2000时，流动为层流，此区称为层流区；时，流动为层流，此区称为层流区；Re4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；时，一般出现湍流，此区称为湍流区；2000 Re 4000 时时，流流动动可可能能是是层层流流，也也可可能能是是湍流，该区称为不稳定的过渡区。湍流，该区称为不稳定的过渡区。2.物理意义物理意义 Re反反映映了了流流体体流流动动中中惯惯性性力力与与粘粘性性力力的的对对比比关关系系，标志着流体流动的湍动程度。，标志着流体流动的湍动程度。 7返回1.3.2 流体在圆管内的速度分布流体在圆管内的速度分布 速度分布：流体在圆管内流动时速度分布
5、：流体在圆管内流动时, ,管截面上管截面上 质点的速度随半径的变化关系。质点的速度随半径的变化关系。 一、层流时的速度分布一、层流时的速度分布 8返回由压力差产生的推力由压力差产生的推力 流体层间内摩擦力流体层间内摩擦力 管壁处管壁处rR时，时，0，可得速度分布方程，可得速度分布方程 9返回管中心流速为最大，即管中心流速为最大，即r0时，时， umax 管截面上的平均速度管截面上的平均速度 :即即层流流动时的平均速度为管中心最大速度的层流流动时的平均速度为管中心最大速度的1/2。 即流体在圆形直管内即流体在圆形直管内层流流动层流流动时，其速度呈时，其速度呈抛物线分布抛物线分布。10返回二、湍流时的速度分布二、湍流时的速度分布 剪应力剪应力 ：e为湍流粘度，与流体的流动状况有关。为湍流粘度，与流体的流动状况有关。 湍湍流流速速度度分分布布的经验式：的经验式：11返回n与与Re有关，取值如下：有关，取值如下： 1/7次方定律次方定律当当 时，流体的平均速度时，流体的平均速度 :12返回湍流流动时：湍流流动时：13返回湍流流动时沿径向分为三层：湍流流动时沿径向分为三层： 湍流主体湍流主体 过渡层过渡层 层流内层层流内层14
