5-无粘性流体与粘性流体
粘性流体的名词解释
粘性流体的名词解释粘性流体是一类特殊的物质，其在受力作用下会表现出类似于黏稠的流动特性。
与非粘性流体相比，粘性流体的分子有更强的相互作用力，导致其流动时呈现出一定的粘性效应。
粘性流体在日常生活和工业生产中都有广泛的应用，如润滑剂、食品、医药、等等。
本文将从不同角度对粘性流体进行详细解释和解剖。
一、粘性流体的特性粘性流体的流动特性主要由两个方面影响：剪切力和黏滞系数。
剪切力是指应用在流体上的力，而黏滞系数则是描述流体抵抗剪切力的能力。
黏滞系数越大，流体越粘稠。
粘性流体在受力作用下会发生形变，当受力作用停止时则会恢复原状。
这种特性称为流变特性，包括弹性应变、塑性流动和粘弹性等。
二、粘性流体的分类根据粘性流体在外力作用下形变的特点，可以将粘性流体分为牛顿流体和非牛顿流体两类。
牛顿流体的黏滞系数与剪切力成线性关系，即剪切应力与剪切速率成正比。
水和某些溶液就是典型的牛顿流体。
而非牛顿流体则不符合这种关系，其黏滞系数会随剪切应力或剪切速率的变化而变化。
例如，血液、牙膏以及液态塑料都属于非牛顿流体。
三、粘性流体的应用1. 医药领域：粘性流体在医药领域具有重要应用价值。
例如，制药工业中的药品、注射剂、多种胶囊等，都需要粘性流体的理解和控制。
此外，粘性流体还被用于人体内部的诊断和治疗技术，如胶囊内摄像头、可溶性药丸等。
2. 食品工业：粘性流体在食品加工中发挥着关键作用。
许多食品的口感和质地都与粘性流体的特性相关。
例如，面团的柔软和口感，果酱和酱料的黏稠度，甚至是巧克力的顺滑质地，都与粘性流体的黏度有关。
3. 石油工业：石油粘度是指石油流动的阻力和油品的黏稠度。
粘性流体的分析可以帮助石油工业确定石油的流动性能和适用性，从而更好地控制石油的开采和加工过程。
4. 汽车工业：粘性流体在汽车工业中的应用也是不可忽视的。
例如，引擎油、润滑剂和制动液都属于粘性流体，它们在汽车的正常运行和维护中起着关键作用。
四、粘性流体的研究领域粘性流体的研究领域包括流变学、纳米流体力学和自由表面流体等。
自考·流体力学·名词解释大全【小六字体】
1流体：液体和气体统称流体，基本特性是流动性2连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的、内部无空隙的连续体来研究就是连续介质假设3表面力：直接作用在所取流体表面上的力4质量力：作用在所取流体体内每个质点上的力，因为大小与流体质量成比例，故称质量力5粘度：流体粘度大小的度量u值越大，流体越粘，流动性越差6无粘性流体：无粘性u=0的流体7压缩性：流体受压，分子间距减小，体积缩小的性质8压缩系数：在一定温度下，增加单位压强，液体体积相对减小值（m2/N）9膨胀系数：在一定压强下，单位温度，液体体积的相对增加值10不可压缩流体：流体的每个质点在运动全过程中，密度不变化的流体11等压面：流体中压强相等的空间点构成的面12绝对压强（P abs）：以真空为基准起算的压强13相对压强（P）：以当地大气压14真空度（P v）：绝对压强不足当地压强的差值，即为相对压强的负值。
当地压强（Pa）Pv = -P = Pa – Pabs 15压力体：表示的几何体16恒定流：以时间为标准，若各空间点上的运动参数都不随时间变化，这样的流动是恒定流17流线：表示某时刻流动方向的曲线，曲线上各质点的速度矢量都与该曲线相切18迹线：流体质点在一段时间内的运动轨迹19流管：某时刻，在流场内任意作一封闭曲线，过曲线上各点作流线，所构成的管状曲面20水断面：在流束上作出的与所有流线正交的横断面21元流：过流断面无限小的流束，集合特征与流线相同22总流：过流断面为有限大小的流束，是由无数元流构成的，断面上各点的运动参数不相同23流量：单位时间通过流束某一过流断面的流体量24渐变流：接近于均匀流的非均匀流25一元流：运动参数只是一个空间坐标和时间变量的函数26二元流：运动参数只是两个空间坐标和时间变量的函数27三元流：运动参数参数只是三个空间坐标和时间变量的函数28密度：单位体积的质量29粘性：施加于流体的应力和由此产生的变形速率以一定的关系联系起来的流体的一种宏观属性，表现为流体的内摩擦30棱柱体渠道: 断面形状、尺寸沿程不变的长直渠道31非棱柱体渠道：截面的形状、尺寸沿程有变化的渠道32断面单位能量:是指所讨论的断面上水流对于渠底的平均单位能量33等势线：流场中，流速势取同一数值的各点的连线34位能：单位重量液体具有的相对于基准面的重力势能35压能：单位重量液体具有的压强势能36水头损失：总流单位重量流体平均的机械能损失37沿程水头损失：由于沿程阻力做功而引起的水头损失38沿程阻力：在边界沿程无变化的均匀流段上，产生的流动阻力称为沿程阻力39局部阻力：在边界沿程急剧变化，流速分布反生变化的局部区段上，集中产生的流动阻力40局部水头损失：由局部阻力引起的水头损失41紊流;质点的运动轨迹极不规则，各层质点相互参混，这种流态叫42层流：黏性流体的互不混掺的层状运动Re<Rec，则V<Vc，流动是层流43湿周：过流断面上流体与固体接触的周界44薄壁孔流：孔口出流时，水流与孔壁仅在一条周线上接触，壁厚对出流无影响45自由出流：水由孔流入大气中称为46收缩系数：47淹没出流：水由孔口直接流入另一部分水体中48有压管道：流体沿管道满管流动的水利现象49短管：有压管道的基本型，其水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失50长管：管道的简化模型。
5-无粘性流体与粘性流体
无粘性流体与粘性流体1. 无粘性流体由于空气和水的粘度很小，当流层间的速度梯度不大时，流体粘性切应力可忽略不计，可建立无粘性流体模型（ 0=μ）。
建立在无粘性流体模型基础上的伯努利方程、环量理论和表面波理论等，在解释水和空气流动中的机械能守恒、机翼升力和水波运动等方面取得了成功，形成了流体力学的重要分支：理论流体力学（参看C2章）。
但无粘性流体模型在解释管道和渠道流动压强损失及绕流物体阻力方面却无能为力。
2. 粘性流体同无粘性流体模型相比，粘性流体模型更接近真实流体的模型。
早在1823年纳维（L.M.H.Navier ）和斯托克斯(G.G.Stokes )就建立了描述粘性流体运动的方程（N －S 方程），但由于数学求解上的困难，并未取得实质性进展和应用。
1904年普朗特(L.Prandtl )提出边界层理论，对粘性流动的重要意义给出了理论上的透彻解释，并对求解NS 方程的数学困难做出最大程度的简化。
普朗特关于粘性和无粘性流动匹配的极富创意的思想，在理论和实践两方面极大地推动了对粘性流体运动的研究和应用，成为粘性流体力学中最重要的成就之一。
随着对真实流体的认识不断深入及应用领域的日益扩大，粘性流体模型将越来越重要（参看C3、C4章）。
粘性流体流动存在层流和湍流两种形态。
△ 在层流流动中，粘性流体分为牛顿流体与非牛顿流体。
牛顿流体满足牛顿粘性定律（ =μ常数）。
流动曲线 γ-τ 为直线。
非牛顿流体的本构关系为),(y f γτ = (B1.图B1.5.1 即切应力不仅与切变率成非线性关系，而且还可能与时间有关。
图B1.5.1中曲线b 、c 、d 分别代表不同类型的非牛顿流体，这些类型的流体在化工、石油、纺织、食品等部门及生物体内广泛存在。
文案编辑词条B 添加义项?文案，原指放书的桌子，后来指在桌子上写字的人。
现在指的是公司或企业中从事文字工作的职位，就是以文字来表现已经制定的创意策略。
文案它不同于设计师用画面或其他手段的表现手法，它是一个与广告创意先后相继的表现的过程、发展的过程、深化的过程，多存在于广告公司，企业宣传，新闻策划等。
大学流体力学课件5——第一章流体的基本概念(粘性)
牛顿内摩擦定律
粘度
粘温特性
牛顿流体
§1-2
流体的主要物理性质
二、粘性
1. 粘性的定义
现象： # 手粘油或水，感觉不同； # 油加温，变稀，易流
# 右图:下盘转动,会带动上盘
§1-2
流体的主要物理性质
二、粘性 1.粘性的定义
一般分析：
定义：
流体内部质点间或流层间因相对运动而产生 内摩擦力，以反抗相对运动的性质。
流体的主要物理性质
二、粘性
3. 粘度 粘性大小的度量 (2) ：运动粘度
量纲和单位：
国际单位制:
物理单位制:
工程单位制:
例: 机械油的牌号 液压油 20#: N32:
§1-2
流体的主要物理性质
二、粘性
3. 粘度 粘性大小的度量 (3) 相对粘度
恩氏粘度计
恩氏粘度
§1-2
流体的主要物理性质
二、粘性
间隙中速度梯度近似按线性分布处理; 计算过程中注意单位统一; 作业中应作图,并分析
§1-2
流体的主要物理性质
二、粘性
4.粘～温, 粘～压特性
一般
粘温特性是工程液体的重要技术参量 粘性阻力的微观机理： 分子引力产生粘阻 (液体中为主) 分子动量交换产生粘阻 (气体中为主)
§1-2
流体的主要物理性质
流体力学中分两步走的研究方法: 分析无粘性流体模型 ----→初步运动规律
考虑粘性影响修正
----→实际运动规律
§1-2
流体的主要物理性质 小 结
二、粘性
0. 粘性是流体区别于固体的重要特性
是产生流动阻力的内因
1. 粘性：流体质点间可流层间因相对运动而产生 摩擦力以反抗相对运动的性质 2. 牛顿内摩擦定律反映粘性的数值关系 3. 粘度是粘性的度量 4. 符合牛顿内摩擦定律的流体为牛顿流体 5. 不考虑粘性的流体称为理想气体
5-粘性流体力学基础
fm
1
p v2u
v ( u) 3
式（7—5d）是在 Const 条件下对一切牛顿流体都普遍
适用的运动微分方程式，亦称之为纳维—斯托克斯方程。
14
方程的物理意义：
左边 du 为流体质点加速度（单位质量流体的惯性力）； dt
右边
f
为作用在流体微团上单位质量的质量力；
m
－ 1 p为作用在流体微团上单位质量流体的压强合力；
0.3
将已知数据代入前式得 Q 0.016 cm2 s ，与按同心环形缝隙
流动计算结果相同。
29
§7-5 绕流圆球的小雷诺数流动
在工程实际中，我们经常要研究固体微粒和液体细滴在流体
中的缓慢运动，这里，圆球是经常遇到的几何形状。如炉膛空气
流中的煤粉颗粒，油滴，烟道烟气中的灰尘，水蒸气中的水滴以
及水中沉降的泥砂等，都可以近似看作小圆球。对这些小圆球的
2 z
u y x
ux y
yz
zy
2 x
uz y
u y z
（7—3）
zx
xz
2 y
ux
z
uz x
式（7—3）称为广义牛顿内摩擦定律。
8
在粘性流体中，与角变形速度产生切应力一样，线变形 速度产生附加切应力。根据牛顿内摩擦定律
xx
2
ux x
yy
2
u y y
zz
2
uz z
（7—4）
式（7—3）、（7—4）为本构方程。
2 r2
ur
2 r2
u
2 r2
u
cos
2
r 2 cos
u
ur t
ur
ur r
五理想流体不可压缩无粘性流体平面势流
5.4.3 点涡
物理背景: 与平面垂直的直涡线（强度为Γ ）诱导的流场。
当点涡位于原点O，势函数和流函数为
速度分布式为
2
lnr 2
vr r 0
v
1 r
2 r
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5.4.4 偶极子
物理背景 点源点汇无限接近(δ →0)形成的流场。
v t
v
v
f
p
兰姆—葛罗米柯方程 （无粘)
v t
v2 2
v
v
f
p
2. 欧拉积分（无粘、无旋 v2
dp
正压、重力 、定常）
gz
常数 (全流场）
2
伯努利积分（无粘、无旋 v2
u kx,
1 2
kx2
f(y)
y
f
'(
y
)
v
ky,
f
(
y
)
1 2
ky2
C
上式中C为常数。速度势函数为
1 2
k(
x2
y2
)
C
(a)
等势线方程为x2-y2=常数，在xy平面上是分别以第一、三象限角平分线和第
二、四象限角平分线为渐近线的双曲线族，如图CE2.3.2中的虚线所示。
挑选一些基本解φ i(ψ i)，叠加后若满足边界条件即是所求之解。
大学-学第2学期流体力学试卷-A卷(大探) - 参考答案
20XX年复习资料大学复习资料专业：班级：科目老师：日期：南京信息工程大学试卷 参考答案20XX11 － 20XX12学年 第 2 学期 流体力学 课程试卷( A 卷)本试卷共 页；考试时间 20XXXX0 分钟；任课教师 彭丽霞 邓伟涛 ；出卷时间 20XX12 年 6 月大气物理 学院 大气科学（大气探测方向） 专业 班 学号 姓名 得分一、填空题(每空1.5分，共30分)1、流体的物理性质主要表现为 流动性 、 粘性 和 压缩性 。
2、表述流动的方法有Lagrange 方法和Euler 方法两种，Lagrange 观点下的连续方程为d V dt ρρ+∇=0，Euler 观点下的连续方程为()V tρρ∂+∇=∂0。
3、根据柯西-亥姆霍兹速度分解定理 0()()R D V M V M V V =++ ，流点的速度可以分解为 平移 速度、 转动线 速度和 形变线 速度。
4、开尔文定理：在 理想 、 正压流体 、 在有势力作用 条件下，速度环流不随时间变化。
5、流体力学中的相似通常可分为 几何 相似、 运动 相似和 动力 相似。
6、Rossby 数表示惯性力项与地转偏向力项之比。
在大尺度运动中Ro ＜ 1（选择＜ or ＞）。
7、将方程进行小扰动线性化方法时，任何物理量都可以表示成h H h '=+，其中它要满足的条件是h H '<<1。
8、量纲表示量的种类，也是 测量单位 抽象化的表示。
当物理方程中任意一项除其他各项，则方程化为 无量纲 形式。
二、选择题(每小题3分，共30分) 1、按照连续介质的概念，流体质点是：（D ）A 、流体的分子；B 、流体内的固体颗粒；C 、几何的点；D 、几何尺寸同流动空间相比是极小量又含有大量分子的微元体。
2、有关流体压缩性的说法错误的是：（D ）A 、是指流体的体积元在运动的过程中可以因温度、压力等因素的改变而有所变化的特性；B 、液体的分子间距离较小，作用力较大，所以在宏观上很难改变其体积，压缩性较小；C 、气体分子间的距离较大，分子的作用力较小，通常需要看作可压缩性流体来处理；D 、不可压缩流体0V ∇=，根据流体连续方程，可知流体密度为常数。
研究生课程计算流体力学知识点复习题
一、问答题1. 什么是流体？什么是流体微团答：流体：在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物质叫做流体（易流动性是命名的由来）。
流体微团(流体质点)：流体微团(流体质点)：在研究流体的机械运动中所取的最小流体单元，它的体积无穷小却又包含无数多个流体分子。
2. 什么是连续介质模型，该模型的引入对流体的研究有何意义？答：连续介质模型：认为流体是由无数质点（流体微团）组成、质点之间没有空隙、连续地充满其所占据空间的连续体。
物理意义：将流体看成是连续介质，描述流体运动的各物理要素可用连续函数来表征，从而利用微积分的方法研究流体的受力和运动规律。
3. 作用在流体上的力分为哪些、表达式，各有何特点？答：根据力的作用方式不同，作用在流体上的力分为质量力(体积力)和表面力（面积力）。
质量力：是作用在流体每一个质点（或微团）上与受作用流体的质量成正比的力，常采用单位质量力的坐标分量来表示，Zk Yj Xi f ++=4. 表面力：是作用在所考察的流体（或称分离体）表面上与受作用流体的表面积成正比的力，常用单位面积上表面力，分为切向力τ（内摩擦力）和法向力p （压强）来表示。
5. 什么是流体的粘性,粘性有何特征？答：流体的粘性：流体内部相邻质点间或流层间存在相对运动时，在其接触面上会产生内摩擦力（内力）以反抗（阻碍）其相对运动的性质。
粘性的特征：粘性是流体的固有属性，粘性阻碍或延缓液体相对运动的过程而不能消除，静止流体的粘性无法表现表现。
6. 牛顿内摩擦定律及其各项含义是什么？描述流体粘性的物理参数及其关系是什么？答：牛顿内摩擦定律：dy du /μτ=τ ：单位面积上的内摩擦力； dy du ：速度梯度，表示速度大小沿垂直于速度方向y 的变化率，单位为s -1；μ ：动力粘度（动力粘滞系数）。
单位N /（m 2·s ）或Pa ·s ，表征单位速度梯度时的切应力；ν ：运动粘度（运动粘滞系数），单位s m 2，ν = μ/ρ。
流体力学知识点总结-流体力学公式总结
流体力学知识点总结:流体力学公式总结流体力学知识点总结第一章绪论 1 液体和气体统称为流体，流体的基本特性是具有流动性，只要剪应力存在流动就持续进行，流体在静止时不能承受剪应力。
2 流体连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的，内部无空隙的连续体来研究。
3 流体力学的研究方法：理论、数值、实验。
4 作用于流体上面的力（1）表面力：通过直接接触，作用于所取流体表面的力。
ΔF ΔP ΔT A ΔA V τ 法向应力pA 周围流体作用的表面力切向应力作用于A上的平均压应力作用于A上的平均剪应力应力为A点压应力，即A点的压强法向应力为A点的剪应力切向应力应力的单位是帕斯卡（pa），1pa=1N/㎡，表面力具有传递性。
（2）质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力，力的大小与流体的质量成比例。
（常见的质量力：重力、惯性力、非惯性力、离心力）单位为 5 流体的主要物理性质（1）惯性：物体保持原有运动状态的性质。
质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。
常见的密度（在一个标准大气压下）：4℃时的水20℃时的空气（2）粘性 h u u+du U z y dy _ 牛顿内摩擦定律：流体运动时，相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。
即以应力表示τ—粘性切应力，是单位面积上的内摩擦力。
由图可知——速度梯度，剪切应变率（剪切变形速度）粘度μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa·s”。
动力黏度是流体黏性大小的度量，μ值越大，流体越粘，流动性越差。
运动粘度单位：m2/s 同加速度的单位说明：1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。
2）液体T↑μ↓ 气体T↑μ↑ 无黏性流体无粘性流体，是指无粘性即μ=0的液体。
无粘性液体实际上是不存在的，它只是一种对物性简化的力学模型。
（3）压缩性和膨胀性压缩性：流体受压，体积缩小，密度增大，除去外力后能恢复原状的性质。
T一定，dp增大，dv减小膨胀性：流体受热，体积膨胀，密度减小，温度下降后能恢复原状的性质。
流体力学-第5章
六. 伯努利方程 的应用举例
%%%%%%%%%%%%
恒定总流伯努利方程表明三种机械能相互 转化和总机械能守恒的规律，由此可根据具 体流动的边界条件求解实际总流问题。
1
%%%%%%%%%%%%
先看一个跌水的例子。取 顶上水深处为 1-1 断面，平 均流速为 v1，取水流跌落高 度处为断面 2-2 ，平均流速 为 v2，认为该两断面均取在 渐变流段中。基准面通过断 面 2-2 的中心点。
Gz dQdt( z2 z1 )
2 2 1 1 u u 2 2 m2u2 m1u1 ( 2 1 ) dQdt 2 2 2 2
外力对系统做功=系统机械能量的增加
2 2 u2 u1 ( p1 p2 )dQdt dQdt( z2 z1 ) ( ) dQdt 2 2
实际流体恒定总流 的伯努利方程
断面 A1 是上游断面，断面 A2 是 下游断面，hl 1-2 为总流在断面 A1 和 A2 之间平均每单位重量流体所损耗 的机械能，称为水头损失。水头损 失如何确定，将在后面叙述。
分析流体力学问 题最常用也是最 重要的方程式
二、恒定总流伯努利方程的几何表示——水头线
u p2 u z1 z2 2g 2g
p1
2 1
2 2
(P57 3-39)
单位重量理想 流体沿元流的 能量方程式
能量方程
•能量方程的
物理意义
z
u2 z Cl 2g p
伯努利方程表示能 量的平衡关系。
单位重量流体所具有的位置 势能（简称单位位置势能） **************** p 单位重量流体所具有的压强 势能（简称单位压强势能） **************** 单位重量流体所具 p z 有的总势能（简称 单位总势能）
流体力学知识点
一、填空题1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。
2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水和空气等。
4．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。
5．流体受压，体积缩小，密度增大的性质，称为流体的压缩性；流体受热，体积膨胀，密度减少的性质，称为流体的热胀性。
6．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量，以E 来表示。
7．１工程大气压等于98kPa ，等于10m 水柱高，等于735mm 汞柱高。
8．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。
9．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。
10．静止非均质流体的水平面是等压面、等密面和等温面。
11．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。
12．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。
13．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。
14．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。
15．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。
16．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于由层流转变为紊流的临界流速kv '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。
17．对圆管来说，临界雷诺数值=k Re 2300。
18．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。
19．根据λ繁荣变化特征，尼古拉兹实验曲线可分为五个阻力区，分别是层流区；临界区；紊流光滑区；紊流过渡区和紊流粗糙区。
20．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。
21．正方形形断面管道(边长为a)，其水力半径R 等于4a R =，当量直径de 等于a d e =。
22．湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。
23．不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u zy x 。
流体粘性与黏度
流体粘性与黏度一、引言流体是指能够流动的物质。
在物理学中，流体分为两类：液体和气体。
而流体的黏性与黏度是衡量流体内部分子间相互作用力的重要指标。
本文将介绍流体粘性与黏度的概念、影响因素以及其在科学研究和工程应用中的重要性。
二、流体的黏性与黏度概述1. 流体的黏性流体的黏性是指流体分子间相互作用所表现出来的阻力。
黏性高的流体具有较大的内摩擦力，流动起来较为困难，而黏性低的流体则具有较小的内摩擦力，流动相对容易。
黏性使得流体在受力作用下产生阻力，这种阻力影响着流体的流动特性。
2. 流体的黏度黏度是一个衡量流体黏性的物理量。
它描述了流体单位时间内由于相对位移而受到的剪切力。
黏度的单位通常为帕斯卡秒（Pa·s）或毫帕秒（mPa·s）。
黏度越大，则流体的黏性越高，流动越困难；黏度越小，则流体的黏性越低，流动越容易。
三、流体黏度的影响因素1. 温度温度是影响流体黏度的重要因素。
一般来说，流体在较高温度下黏度较低，分子间相互作用减弱，流动性增强；而在较低温度下，黏度较高，分子间相互作用加强，流动性变差。
2. 压力压力对流体的黏度也有影响。
在一些情况下，流体在高压下流动时黏度会显著增加，原因是压力增大时，分子受到更大的压缩力，分子间碰撞频率增加，导致黏度升高。
3. 流体组成流体的组成对黏度也产生显著影响。
不同种类的流体由于分子间力的差异，其黏度也会有所不同。
例如，水的黏度较低，而蜂蜜的黏度较高。
这是因为分子间的相互作用力不同所致。
四、流体粘性与黏度在科学研究中的应用1. 物理学研究在物理学研究中，流体的黏性和黏度是重要的研究对象之一。
通过测量流体的黏度，可以了解流体分子间相互作用力的强弱，研究流体的流动规律和性质，并推导出诸如斯托克斯定律等重要定理，为理解流体力学提供基础。
2. 生物学研究生物学中的众多生命体液，如血液、淋巴液等，具有一定的黏度。
黏度对于生物体内部输送物质及维持生命活动至关重要。
流体的粘性及粘度的概念
流体的粘性及粘度的概念流体的粘性是指流体内部分子之间的内聚力，也称为内摩擦力。
当流体流动时，由于分子间的内聚力作用，会使流体内部发生相对滑动，从而产生内部摩擦力，使得流体表现出一种阻碍流动的性质，这种性质就是流体的粘性。
而粘度则是用来表示流体粘性大小的物理量，也称为黏度。
粘度越大，表示流体的粘性越大，流体内部分子之间的内聚力越大，流体越难以流动，反之亦然。
粘性是流体的一种基本特性，对流体的性质和运动过程有着重要的影响。
在实际生活中，我们可以清楚地感受到不同流体的粘性差异。
比如，水和蜂蜜的流动性就存在明显的差异，这是由于它们的粘度不同造成的。
水是一种低粘度的流体，它具有很好的流动性，而蜂蜜则是一种高粘度的流体，其流动性很差。
因此，通过粘性的概念，我们可以更好地理解和掌握流体的性质和行为。
在物理学和工程学领域，粘性和粘度的概念也具有重要的应用价值。
首先，粘性和粘度是研究流体力学和流变学的重要概念。
通过测定流体的粘度，可以了解流体的流动特性，比如阻力大小、粘滞度等。
其次，粘性和粘度也是工程设计和生产过程中需要考虑的因素。
比如，在润滑油的选择和机械设备的设计中，需要根据流体的粘度来确定最佳的使用条件。
此外，在化工生产过程中，流体的粘度也是影响生产效率和产品质量的重要因素之一。
除此之外，粘度还对流体的稳定性和变形过程具有重要影响。
在一些情况下，流体的粘度可以抑制或增强流体的变形，从而影响流体的性质和行为。
此外，在地质、气象、生物等领域，流体的粘度也具有重要意义。
比如，在地球内部的岩浆运动中，岩浆的粘度可以影响地壳板块的运动方式；在大气环流中，大气的粘度可以影响风的受阻和扭曲；在生物体内，血液和淋巴液的粘度对于营养物质的输送和代谢有着重要的影响。
衡量流体粘度大小的常用物理量是动力粘度和运动粘度。
动力粘度是指单位面积上，单位时间内单位压力下单位长度内的流体流动速度梯度，通常用希来（Pa·s）作为单位。
流体力学中的流体粘性和黏滞性
流体力学中的流体粘性和黏滞性流体力学中的流体粘性和黏性流体力学是研究流体运动和流体力学性质的科学领域。
在流体力学中，流体粘性和黏性是两个重要的概念。
本文将详细介绍流体粘性和黏性的概念、特点以及其在不同领域的应用。
一、流体粘性的概念和特点流体粘性是指流体内部分子间相互摩擦的性质。
当一个力作用于流体时，流体分子会相互移动并产生内部的相对运动，即流体内部会产生剪切应力。
而流体粘性就是流体对剪切应力的抵抗能力。
1. 流体的黏性流体的黏性是流体粘性的一种表现形式。
黏性是指流体内部分子的相互作用力导致的粘滞效应。
当流体受到外力作用时，分子之间会互相摩擦并产生内部的扰动。
流体的黏性可以通过流动的阻力和黏滞系数来描述。
黏滞系数越大，流体的黏性越大，流动受阻越明显。
2. 流体的牛顿性和非牛顿性根据流体黏性的不同特性，流体可以分为牛顿流体和非牛顿流体。
牛顿流体是指在剪切应力作用下，流体的黏滞系数保持不变的流体。
在牛顿流体中，流体的黏滞系数与流体的剪切速率无关。
水和空气是典型的牛顿流体。
非牛顿流体是指在剪切应力作用下，流体的黏滞系数随剪切速率的变化而变化的流体。
在非牛顿流体中，流体的黏滞系数会随着剪切应力的增加而减小或增加。
例如，墨汁和牛奶都是非牛顿流体。
二、流体粘性和黏性的应用流体的粘性和黏性在多个领域都有着广泛的应用。
1. 工程领域的应用在工程领域中，流体粘性和黏性的研究对于设计和优化各种结构和系统至关重要。
例如，汽车工程师需要考虑空气对车辆运动的阻力，以及黏性对车辆行驶稳定性的影响。
同时，在船舶和飞机设计中，黏性的考虑也是十分重要的。
2. 传热领域的应用流体的粘性和黏性对于传热过程有着明显的影响。
在传热装置中，如换热器和冷却剂管道中，黏滞系数决定了热传递的速率和传热效率。
而流体的黏性也直接影响着粘弹性材料的应用，如胶水、涂料等。
3. 地球科学中的应用流体粘性和黏性的研究对于地球科学领域的地壳运动、地震活动以及火山喷发等现象的解释和预测具有重要意义。
流体力学5粘性流体湍流流动
1
2.0 lg
d 1.74 2
h f um
2
d （尼古拉兹粗糙管公式） 4lg 3.7 r 1 2.0 lg 0 1.74 若定义 d / 2 r0 ，则
1
2
平方阻力区
层流区
f (Re) 64
0 u*
水力光滑管的流速分布
u0 u* y 1 7 8.74( ) u*
水力粗糙管的流速分布
u0 y 8.5 2.5 ln( ) u*
其中 为层流底层的厚度
d 30 Re
4.3
圆管中的摩擦阻力系数
根据理论和实验分析 ，影响压降的因素有 d , , , v, L, 等， L 依π定理进行推导，得出 p f ( , ) 2 v vd d d
边界层定义：速度梯度很大的薄层。粘性在该薄层内起作用。
U0 y U0 0.99U0
U0
u(x,y) o
(x) x
L
平壁面绕流的边界层
Prandtl边界层模型——全流场分成二个流动区域。 边界层厚度(x)定义：流速从0增至0.99U0处的y值。 外区（y>）：速度梯度很小，可略去粘性的作用。 内区（y<）：速度梯度很大，考虑粘性。
L v 2 p p1 p2 d 2
在比较广泛的Re数范围内，取尼古拉兹光滑管公式：
10 Re 3 10 :
5 6
0.221 0.0032 0.237 Re
若流动为Re<105的湍流，采用卜拉休斯阻力公式：
4000 Re 105 :
平均流速 v 与Re、构成隐函数的关系，需用迭代方法求解。
粘性流体的基本概念
14
湍流的数值模拟方法
湍流研究方法
直接法(DNS) 统计平均法 大涡模拟(LES)
谱方法 伪谱法 涡动力学法 雷诺平均法(RANS) 统计法
Recr＇ ＝ 8000～12000。
24
2、粘性的影响
均匀流动流过一个二维圆柱（半径为R）的理想流
动的解是一个均匀流U∞与一个偶极子叠加而得到的势
流解。
y
U P
B
r R
A
C
ur
U
21
B
图1－1 雷诺试验
G
K
T
如果试管内流速逐渐提高，可以看出颜色流束逐渐波动， 但还与周围流体没发生混杂。随着流速的进一步提高，颜色流 束开始断开，发生了局部混杂。当到某一流速Vcr＇（上临界流 速）时，颜色流体在尖针出口即与周围流体发生混杂，整个玻 璃管呈淡的颜色流。可以认为此时层流流态已完全破坏，流体 微团间发生强烈的动量交换，液流呈不规律的湍乱状态，称为 湍流。
格子 Boltzmann 法(LBM)
15
雷诺平均湍流模式理论
Reynolds 平均理论
代数涡粘模型
涡粘性模型
单方程模型 双方程模型
标准k 重整化群k
Reynolds 应力模型
二阶矩应力方程模型 代数应力方程模型(ASM)
16
小尺度湍流分量的描述
研究原因：初始条件的微小扰动，经过一段时间 的发展可以完全改变湍流运动的细节；但是高雷诺数 的完全发展湍流的统计平均行为是稳定的。完全发展 湍流的这一特征决定了统计理论在湍流研究中的地位。
《高等流体力学》第5章-涡量
L
粘性是涡旋产生、发展和消失的根本原因，且固体 壁面成为涡量策源地： • 粘性产生涡旋 • 粘性使涡旋扩散 • 粘性对涡旋产生耗散作用，使之减弱或消失
物理意义： 环量的随体导数等于质量力、压强梯度力及粘性力沿封 闭曲线所做功之和。 质量力有势、正压： d p dl ( ) dl (v 2u ) dl L L L 物理意义：当正压流体、 dt 质量力有势时，质量力 (v 2u ) dl 与压力对环量量变化没
D Du dl Dt L Dt
由N S方程 知
du 1 f p v 2u. dt
D Du dl L Dt Dt
代入后得 1 d ( f p v 2u ) dl dt L 1 f dl p dl (v 2u ) dl
斜压流体,其压力和密度不一一对应,其等压线（面）和等密 度线（面）相交。
p p( , T ) 如气体状态方程p RT
Ω ds ΩdV 0
n s V
4
2013-12-18
由高斯定理知 dA ( )dV
cs
0
L s
Q
P
P
R
R
Q
u dl dA I
l A
u dx u dy u dz ( x
x y z L s s
u y
u u u z u u y )dxdy ( x z )dxdz ( z )dydz y z x y z
曲线积分的方向规定为逆时针方向
例
已知不可压缩流体平面流动速度分布: ux= -6y,
流体力学重点概念总结
第一章绪论液体和气体统称流体，流体的基本特性是具有流动性。
表面力是通过直接接触，作用在所取流体表面上的力。
质量力是作用在所取流体体积内每个质点上的力，因力的大小与流体的质量成比例，故称质量力（重力是最常见的质量力）。
惯性是物体保持原有运动状态的性质，改变物体的运动状态，都必须克服惯性的作用。
表示惯性大小的物理量是质量，质量愈大，惯性愈大，运动状态愈难以改变。
密度：单位体积的质量，以符号ρ表示。
（单位：kg/m3）。
流体的流动性：流体具有易流动性，不能维持自身的形状，即流体的形状就是容器的形状。
流体在静止时不能承受剪切力，任何微小的剪切力作用，都使流体流动，这就是流动性的力学解释。
粘性是流体的内摩擦特性，或者说是流体阻抗剪切变形速度的特性。
在简单剪切流动的条件下，流体的内摩擦力符合牛顿内摩擦定律。
牛顿平板实验。
上平板带动粘附在板上的流层运动，而能影响到内部各流层运动，表明内部相邻流层之间存在着剪切力，即内摩擦力，这就是粘性的表象。
因此说粘性是流体内摩擦特性。
牛顿内摩擦定律:T=μA(du/dy)【流体的内摩擦力T与流速梯度（U/h）=(du/dy)成比例，与流层的接触面积A成比例，与流体的性质有关，与接触面上的压力无关。
】[动力]粘度μ：反映流体粘性大小的系数，单位：Pa.s，μ值越大，流体越粘，流动性越差。
运动粘度ν：ν=μ/ρ。
液体的粘度随温度升高而减小，气体的粘度却随温度的升高而增大。
其原因是液体分子间的距离很小，分子间的引力即内聚力是形成粘性的主要因素，温度升高，分子间距离增大，内聚力减小，粘度随之减小；气体分子间距离远大于液体，分子热运动引起的动量交换是形成粘性的主要因素，温度升高，分子热运动加剧，动量交换加大，粘度随之增大。
无粘性流体，是指粘性，即μ=0的液体。
无粘性流体实际上是不存在的，它是一种对物理性质进行简化的力学模型。
压缩性是流体受压，分子间距离减小，体积缩小的性质。
膨胀性是流体受热，分子间距离增大，体积增大的性质。
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无粘性流体与粘性流体
1. 无粘性流体
由于空气和水的粘度很小，当流层间的速度梯度不大时，流体粘性切应力可忽略不计，可建立无粘性流体模型（ 0=μ）。
建立在无粘性流体模型基
础上的伯努利方程、环量理论和表面波理论等，在解释水和空气流动中的机械能守恒、机翼升力和水波运动等方面取得了成功，形成了流体力学的重要分支：理论流体力学（参看C2章）。
但无粘性流体模型在解释管道和渠道流动压强损失及绕流物体阻力方面却无能为力。
2. 粘性流体
同无粘性流体模型相比，粘性流体模型更接近真实流体的模型。
早在1823年纳维（L.M.H.Navier ）和斯托克斯(G.G.Stokes )就建立了描述粘性流体运动的方程（N －S 方程），但由于数学求解上的困难，并未取得实质性进展和应用。
1904年普朗特(L.Prandtl )提出边界层理论，对粘性流动的重要意义给出了理论上的透彻解释，并对求解NS 方程的数学困难做出最大程度的简化。
普朗特关于粘性和无粘性流动匹配的极富创意的思想，在理论和实践两方面极大地推动了对粘性流体运动的研究和应用，成为粘性流体力学中最重要的成就之一。
随着对真实流体的认识不断深入及应用领域的日益扩大，粘性流体模型将越来越重要（参看C3、C4章）。
粘性流体流动存在层流和湍流两种形态。
△ 在层流流动中，粘性流体分为牛顿流体与非牛顿流体。
牛顿流体满足牛顿粘性定律（ =μ常数）。
流动曲线 γ
-τ 为直线。
非牛顿流体的本构关系为
),(y f γτ =
(B1.
图B1.5.1 即切应力不仅与切变率
成非线性关系，而且还可能与时间有关。
图B1.5.1中曲线b 、c 、d 分别代表不
同类型的非牛顿流体，这些类型的流体在化工、石油、纺织、食品等部门及生物体内广泛存在。
“耶……”随着一阵欢呼声及掌声，我们的指挥走上舞台，领下“红歌比赛一等奖”的奖状。
你可别以为这只是一个偶然的画面，要知道，这次的成功可是用我们的汗水所换来的。
早在两个月以前，我们就接到了要举办“红歌比赛”的通知。
本来时间还早，其他班对此还不大重视，可我们班的班主任似乎一刻也不能等，不仅给我们排好了班歌，还让我们在每天早晨、下午练歌，让我们做着充足的准备迎接挑战。
有一次，我们班主任还特的请来了一位音乐老师来指导我们，特别准备了两节课来练歌。
当然，我们也不负众望，练得十分认真：有的脸涨红了;有的嗓子练哑了;有的甚至还在这严寒之际，唱出了汗水，渗透了衣裳。
离红歌比赛还有一两周了。
我们班主任又给我们编了队形，还给我们制出了道具：整个道具呈圆形，飞盘状，一面是咱们班“北山雄鹰”的班徽，一面是代表咱们六班每一棵“小树苗”的绿叶。
你可别小看它，它不仅是我们比赛的制胜“法宝”，而且，为了给我们班69名同学每人一个，我们班的几位同学硬是忍冻挨饿，直至晚上十点半左右，才完成了那69个道具。
还有几天就要比赛了，同学们抓的更紧了。
在一次训练时，一个调皮的同学问道：“老师，你说我们会拿一等奖吗?”这句话打破了紧张的练习，大家都把目光投向班主任那儿。
班主任笑着说：“当然啦!我们付出了这么多，如果连我们也拿不到第一，那恐怕就没有人敢去夺第一了。
”班主任的一番话有使我们信心大增，再次点燃了我们心中的斗志，想着比赛做着最后的冲刺。
比赛当天，我们班除了领唱和指挥，其余人员全部穿着统一色的校服，配上鲜艳的红领巾，再加上耀眼的班徽，给人一种“不拿第一，誓不罢休”的感觉。
比赛时，我们忘却了练习时的辛苦，忘掉了站在舞台上的紧张，只是注视着指挥的每一个手势、每一个动作，满怀激情地唱出那嘹亮的歌声，完全沉浸在这优美的旋律里。
知道主持人说出：“红歌比赛一等奖的获得者是——初20××级6班!”便出现了开头的那一幕。
成功的花，人们只惊慕她现时的明艳!然而当初她的芽儿，渗透了奋斗的泪泉，洒遍了牺牲的血雨。