第四讲流体的流动阻力第1页，共17页，星期日，2025年，2月5日第一节概述第二节流体静力学第三节流体流动的守恒原理第四节流体的流动阻力第一章流体流动第2页，共17页，星期日，2025年，2月5日1.牛顿粘性定律第四节流体的流动阻力uFu=0内摩擦力——运动着的流体内部相邻两流体层之间的相互作用力。粘性——确定流体流动时内摩擦力大小的物理性质。粘度——衡量流体粘性大小的物理量。——牛顿粘性定律粘度的物理意义流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪应力。一、流体的粘度[9]第3页，共17页，星期日，2025年，2月5日气体——T↑→m↑液体——T↑→m↓运动粘度单位换算：压力对液体和气体的粘度一般影响较小,可忽略.仅对较高压气体产生影响.1.牛顿粘性定律第四节流体的流动阻力一、流体的粘度[9]第4页，共17页，星期日，2025年，2月5日2.流体中的动量传递 宏观：流体层间剪应力3.非牛顿型流体[11-12]服从牛顿粘性定律的流体统称为牛顿流体。不服从牛顿粘性定律的流体统称为非牛顿流体。微观：流体层间分子动量传递第四节流体的流动阻力一、流体的粘度第5页，共17页，星期日，2025年，2月5日牛顿型流体与非牛顿型流体特性类型典型举例特点剪应力表达式牛顿型流体气体、水、大多数液体剪应力正比于法向速度梯度非牛顿型流体塑性流体牙膏、泥浆、油墨等剪应力超过某临界值后才能流动，剪应力正比于法向速度梯度假塑性流体高分子溶液、油漆等表观粘度随速度梯度的增大而降低涨塑性流体高固体含量的悬浮液表观粘度随速度梯度的增大而增加第6页，共17页，星期日，2025年，2月5日二、流体流动的类型[22]1883年英国著名科学家雷诺(OsborneReynolds)进行的实验——雷诺实验第四节流体的流动阻力第7页，共17页，星期日，2025年，2月5日层流（滞流）过渡区湍流（紊流）雷诺准数当量直径二、流体流动的类型[22-23]第四节流体的流动阻力第8页，共17页，星期日，2025年，2月5日层流：流速较小时，可看到一条稳定的直线。表明此时流体各个质点互不混杂，平行于管轴向前运动。过渡流：随着流速的增加，有颜色的直线开始出现波浪。湍流：速度再增大，流体质点不仅沿管轴运动，而且还做不规则的横向运动。第四节流体的流动阻力二、流体流动的类型[22-23]第9页，共17页，星期日，2025年，2月5日雷诺数的物理意义雷诺数：由影响流型的管径d、流速u和流体的粘度μ、密度ρ等因素组成的无因次数群,以Re表示。雷诺数的物理意义为流体流动时惯性力与粘性力之比。粘性力：使流体保持层流的趋势。惯性力：使流体做不规则的自由运动，流动趋于湍流。第四节流体的流动阻力二、流体流动的类型[22-23]第10页，共17页，星期日，2025年，2月5日三、边界层的概念[29]1.边界层的形成与发展第四节流体的流动阻力第11页，共17页，星期日，2025年，2月5日2.边界层的分离边界层分离造成大量旋涡，大大增加机械能消耗。三、边界层的概念[30]第四节流体的流动阻力第12页，共17页，星期日，2025年，2月5日