(13)--5牛顿内摩擦定律流体力学.ppt

牛 顿 内 摩 擦 定 律1/6 物理模型牛顿内摩擦定律两无限大两无限大平行平板平行平板A、B间，流体做间，流体做层流层流运动，如图。流体内部速度分运动，如图。流体内部速度分布如何？布如何？边界无滑移假定：边界无滑移假定：与边壁接触的流体与边壁保持相同的运动状态。与边壁接触的流体与边壁保持相同的运动状态。BAu=0u0 xyOu0u+du快层快层u慢层慢层TTu+duudy速度梯度du/dy的物理意义 粘性系数 例题解析牛 顿 内 摩 擦 定 律2/6 物理模型牛顿内摩擦定律流体流体相对运动时，液层间相对运动时，液层间内摩擦力内摩擦力T 的大小与的大小与液体性质液体性质有关，并与有关，并与速度速度梯度梯度 du/dy 和和接触面积接触面积A成正比，即：成正比，即：记单位记单位面积上的内摩擦面积上的内摩擦力为力为内摩擦应力内摩擦应力，满足：，满足：凡是凡是应力与变形满足以上关系应力与变形满足以上关系的称为的称为牛顿流体牛顿流体；反之称为；反之称为非牛顿流体非牛顿流体。牛顿内摩擦公式的适用条件：牛顿内摩擦公式的适用条件：牛顿流体做层流运动牛顿流体做层流运动。速度梯度du/dy的物理意义 粘性系数 例题解析BAu=0u0 xyOu0u+duudy牛 顿 内 摩 擦 定 律3/6 物理模型牛顿内摩擦定律速度梯度du/dy的物理意义d取两取两液层间矩形微团液层间矩形微团ABCD，dt时间后，运动到时间后，运动到AB C D。速度梯度速度梯度du/dy实际实际为为液体微团的剪切变形角速度。液体微团的剪切变形角速度。粘性系数 例题解析牛 顿 内 摩 擦 定 律4/6 物理模型牛顿内摩擦定律动力粘度系数动力粘度系数 国际单位：国际单位：Pas=kg/(ms)物理单位：物理单位：1泊（泊（1P）=1g/(cms)=0.1 Pas；1厘泊（厘泊（1cP）=0.01P运动粘度系数运动粘度系数 国际单位国际单位：m2/s物理物理单位：单位：1斯（斯（1St）=1cm2/s=10-4m2/s；1厘斯（厘斯（1cSt）=0.01St速度梯度du/dy的物理意义 粘性系数 例题解析牛 顿 内 摩 擦 定 律5/6 物理模型牛顿内摩擦定律如图，液面上平板如图，液面上平板H面积面积A=1200cm2，以，以v=0.5m/s作水平移动，形成平板作水平移动，形成平板间液体层流运动，平板下液体分两层，两液层动力粘性系数与厚度分别为间液体层流运动，平板下液体分两层，两液层动力粘性系数与厚度分别为1=0.142Ns/m2，2=0.235Ns/m2，h1=1mm，h2=1.4mm。试绘制液体。试绘制液体的的流速分布图流速分布图和和切应力分布图切应力分布图，并，并计算平板计算平板H上所受的内摩擦力上所受的内摩擦力F。h11vHh21速度梯度du/dy的物理意义 粘性系数 例题解析h11vHh21u牛 顿 内 摩 擦 定 律6/6 物理模型牛顿内摩擦定律 粘性系数 例题解析解：平板间为层流，解：平板间为层流，流速按直线分布，且流速按直线分布，且服从牛顿内摩擦定律。设液面分界服从牛顿内摩擦定律。设液面分界面上流速为面上流速为u，切应力为，切应力为，则：，则：上层液体切应力上层液体切应力：下层液体切应力：下层液体切应力：液层分界面上切应力液层分界面上切应力相等，则：相等，则：速度分布图速度分布图切应力分布图切应力分布图速度梯度du/dy的物理意义