注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師輔導(dǎo)：黏性

　　三、黏性

　　流體在靜止時(shí)不能抵抗剪切變形。但當(dāng)兩層流體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在它們的接觸面上就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力：運(yùn)動(dòng)快的流層對(duì)運(yùn)動(dòng)慢的流層產(chǎn)生拉力;運(yùn)動(dòng)慢的流層對(duì)運(yùn)動(dòng)快的流層產(chǎn)生阻力。這種內(nèi)摩擦力起阻止流體內(nèi)部相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用。流體具有內(nèi)摩擦力的特性就是流體的黏性。或者說(shuō)黏性就是流體具有抵抗剪切變形的能力。由于流體的黏性，流體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中必須為克服內(nèi)摩擦力而做功，由此導(dǎo)致能量損失，從而使流體的運(yùn)動(dòng)變得更為復(fù)雜。

　　根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，任意兩薄層間流體的切應(yīng)力可表示為：

　　式中 μ—黏性系數(shù)或黏度，以帕·秒(P，s)為單位。

　　du—兩薄層間的速度差;(見(jiàn)圖6-1—1)。

　　dy—兩薄層間的距離;du/dy為速度在垂直于速度的方向上的變化率，也稱(chēng)為速度梯度?？梢宰C明，流速梯度代表了角變形速度。因此牛頓內(nèi)摩擦定律說(shuō)明了流體的切應(yīng)力與角變形速度成正比。固體的切應(yīng)力是和角變形的大小成正比的，而流體的切應(yīng)力則和角變形速度成正比，即只要有一定大小的切應(yīng)力存在，角變形將以一定的速度變化，只有切應(yīng)力等于零，角變形才會(huì)停止。

　　黏性系數(shù)μ反映了流體黏性的大小，不同種類(lèi)的流體μ值不同，同種流體的μ值也隨溫度而變化：液體的μ值隨溫度升高而減小;氣體的μ值隨溫度升高而增大。在實(shí)用范圍內(nèi)μ值可以認(rèn)為與壓強(qiáng)的變化無(wú)關(guān)。在流體力學(xué)中還常常出現(xiàn)μ/ρ的形式，我們將它稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)(運(yùn)動(dòng)黏度)，用ν表示：

　　ν的單位為┫/s或C┫/s。表6-1-2和表6-1-3中列出了水和空氣的黏性系數(shù)μ和運(yùn)

　　動(dòng)黏性系數(shù)ν隨溫度變化的情況。

　　并不是所有流體都符合牛頓內(nèi)摩擦定律的。有些流體不滿足切應(yīng)力與角變形速度成正比的關(guān)系，或者說(shuō)它們的μ值并非與τ有關(guān);這些流體如泥漿、油漆、接近凝固的石油等等被稱(chēng)為非牛頓流體，而符合牛頓內(nèi)摩擦定律的流體如水、空氣等則稱(chēng)為牛頓流體。本教材中只討論牛頓流體。

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