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词条 粘滞阻力
释义

气体和液体统称为流体,流体对运动物体的阻力,主要有粘性阻力、压差阻力和兴波阻力三种。任何流体在流动的时候都存在粘滞性,只是不同流体的粘滞性大小不同而已。越粘稠的液体,越不容易发生流动。

和固体相比,气体和液体的形状可以随容器而变化,这是因为流体中的各层分子之间会发生相对滑动,从而造成总体形状上的变化。而粘稠的流体不易发生流动,这是不同流体分子结构上的差异造成的。粘稠流体的分子结构,导致不同流层之间存在一种阻碍相对运动的阻力,称为“粘滞阻力”,又叫“内摩擦力”。正是这种“粘滞阻力”,影响了流体的正常流动。

牛顿在1687年用在流体中拖动的平板,做了著名的粘性流动实验.两块板的面积均为ΔS,相互间距为h,上板以速度V运动,下板静止不动,板间的流体运动为层流。牛顿通过实验测定板所受到粘滞阻力的大小。实验结果是:阻力f的大小与物体的截面积ΔS、流体的粘性系数η、流体的速度梯度(dv/dy)存在线性关系。粘滞阻力为

f =ηΔS(dv/dy)

在流体缓慢流过静止的物体或者物体在流体中运动时,流体内各部分流动的速度不同,存在粘滞阻力。粘滞阻力的大小与物体的运动速度成正比,即f∝v,可以写为f = C1v,C1称为粘滞阻力系数。斯托克斯测出球形物体在流体中缓慢运动时,所受到的粘滞阻力大小为

f = 6πηvr

上式称为斯托克斯公式,式中的η为流体的粘性系数、r为球形物体的半径。

在理论力学中所说的“与物体速度一次方成正比的阻力”,指的就是粘滞阻力。在空气中运动速度不十分快的物体,受到的阻力主要是粘滞阻力。

不同温度时水的粘滞系数

温度(℃) 粘滞系数 温度(℃) 粘滞系数

μPa·s) (×10-6 kgf·s /mm2) (μPa·s) (×10-6 kgf·s /mm2)

0
10
20
30
40
50 1787.8
1305.3
1004.2
801.2
653.1
549.2 182.3
133.1
102.4
81.7
66.6
56.0 60
70
80
90
100 469.7
406.0
355.0
314.8
282.5 47.9
41.4
36.2
32.1
28.8

某些液体的粘滞系数

液体 温度(℃) (μPa·s) 液体 温度(℃) (μPa·s)

汽油
甲醇
乙醇
乙醚
变压器
篦麻油
葵花子油 0
18
0
20
-20
0
20
0
20
20
10
20 1788
530
817
584
2780
1780
1190
296
243
19800
242×10
50000 甘油
蜂蜜
鱼肝油
水银 -20
0
20
100
20
80
20
80
-20
0
20
100 134×10
121×10
1499×10
12945
650×10
100×10
45600
4600
1855
1685
1554
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更新时间:2025/3/20 0:49:09