粘性流体的流动nianxing liuti de liudong

因存在内摩擦，而使流体具有抵抗变形性质的流动。如果流动中流体各相邻区域间存在相对运动，则通过流体分子的相互交换，运动快的区域对运动慢的区域施以切向的拉力，而运动慢的区域对运动快的区域施以切向的阻力。这对力就是流体的内摩擦力，也是流体粘滞性的起源，所以又称粘滞力。具有粘滞性的流体称为粘性流体。包括空气、水和油在内的各种真实流体都具有粘滞性，它们都是粘性流体。其中空气的粘滞性较小，低速流动时可忽略不计；而油的粘滞性较大，无论流速大小都不能被忽略。流体能够依附于和它接触的固体表面，形成边界层。内摩擦可将流体的 一部分动能转化为热能，并带来 一系列复杂的问题。用管道输送水、石油或天然气时，动能的损失会严重影响输送能力；摩擦阻力对飞机、舰船的航速有举足轻重的影响。理论的发展和风洞、大型电子计算机的使用，已使人们在解决粘性流体的流动问题上取得了长足的进展。例如：飞机诞生以来，只用了大约40年的时间，就使在相同航速和载重量下的飞行阻力降为原来的1/8。19世纪初，人们发现粘性流体在不同流速下，可分为两种流动状态：一种是流体质元在流动中，彼此之间互不混杂、互不干扰作有规则的运动；另一种则与前者相反，流体质元交错、混乱地前进作无规则的运动。1883年，英国科学家雷诺通过著名的雷诺实验使这两种流动状态得到说明。人们将粘性流体只作分层流动，彼此之间互不混合，流速不同的各层只有相对滑动的状态称为层流。粘滞定律就是层流情况下决定流体各层之间内摩擦力的实验定律。层流通常发生在粘滞性较大和流速较小的条件下。润滑油在管道内的流动和液体在毛细管内的流动都是层流；将流体不再保持分层流动，各层相互混杂在一起，并存在大小不一的旋涡状态称为湍流。湍流通常发生在粘滞性较小和流速较高的条件下。山洪和烟筒排出的烟雾都是湍流。流体力学中关于湍流的理论至今尚未得到圆满的解决。通常用雷诺数来区别粘性流体的层流状态和湍流状态。实验表明，流体的实际雷诺数小于临界雷诺数时，流体一般处于层流状态；而实际雷诺数大于临界雷诺数时，一般处于湍流状态。层流与湍流也可以用临界速度来区分。由层流转变为湍流时的平均流速v′c称为上临界速度，由湍流转变为层流时的平均流速vc称为下临界速度。两者并不相等。对于管道中的流体：
❶当流速v❷当流速v>v′c时，流体一定处于湍流状态。水头损失hf与v的1.75～2次方成正比。
❸当vc❷当流速v>