牛顿粘性定律适用条件是?

2024-11-16 20:23:14
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回答1:

1、仅适用于层流流动,不适用于湍流流动;

2、仅适用于牛顿流体,不适用于非牛顿流体。

牛顿内摩擦定律是对部分定常层流内摩擦力的定量计算式。满足该定律的流体称为牛顿流体。液体内摩擦力又称黏性力,在液体流动时呈现的这种性质称为黏性,度量黏性大小的物理量称为黏度。

液体的黏性是组成液体分子的内聚力要阻止分子相对运动产生的内摩擦力,黏性是流体的固有属性,在静止流体或是平衡流体中依然存在黏性。当流层间存在相对运动时,黏性表现为黏性切应力。这种内摩擦力只能使液体流动减慢,不能阻止,这是与固体摩擦力不同的地方。

扩展资料:

一、牛顿内摩擦定律的技术原理

流体动力学的基本公理为守恒律,特别是质量守恒、动量守恒(也称作牛顿第二与第三定律)以及能量守恒。这些守恒律以经典力学为基础,并且在量子力学及广义相对论中有所修改。它们可用雷诺传输定理(Reynolds transport theorem)来表示。

除了上面所述,流体还假设遵守“连续性假设”(continuum assumption)。流体由分子所组成,彼此互相碰撞,也与固体相碰撞。然而,连续性假设考虑了流体是连续的,而非离散的。

因此,诸如密度、压力、温度以及速度等性质都被视作是在无限小的点上具有良好定义的,并且从一点到另一点是连续变动。流体是由离散的分子所构成的这项事实则被忽略。

若流体足够致密,可以成为一连续体,并且不含有离子化的组成,速度相对于光速是很慢的,则牛顿流体的动量方程为“纳维-斯托克斯方程”。其为非线性微分方程,描述流体的流所带有的应力是与速度及压力呈线性相依。

未简化的纳维-斯托克斯方程并没有一般闭形式解,所以只能用在计算流体力学,要不然就需要进行简化。方程可以通过很多方法来简化,以容易求解。其中一些方法允许适合的流体力学问题能得到闭形式解。

除了质量、动量与能量守恒方程之外,另外还有热力学的状态方程,使得压力成为流体其他热力学变量的函数,而使问题得以被限定。

二、黏性流与非黏性流

当流体内的阻力越大时,描述流体须考虑其黏性的影响。雷诺数可用来估算流体的黏性对描述问题的影响。所谓史托克流指雷诺数相当小的流动。在此情况,流体的惯性相较于黏性可忽略。

而流体的雷诺数大代表流体流动时惯性大于黏性。因此当流体有很大的雷诺数,假设它是非黏性流,忽略其黏性,可当成一个近似。这样的近似,当雷诺数大时,可得到很好的结果。即使在某些不得不考虑黏性的问题(例如边界问题)。

在流体与管壁的边界,有所谓的不滑移条件,局部会有很大的速率应变率,使得黏性的作用放大而有涡度,黏性因而不可被忽略。 因此,计算管壁对流体的净力,需要使用黏性方程式。如同达朗白谬论的说明,物体在非黏性流里,不会感受到力。

尤拉方程是描述非黏性流的标准方程式。在这种情况,一个常使用的模型,使用尤拉方程描述远离边界的流体,在接触的边界,使用边界层方程式。在某一个流线上,将尤拉方程积分,可得到白努利方程。如果流体每一处都是无旋转涡动,白努利方程可描述整个流动。

参考资料来源:百度百科-流体动力学

参考资料来源:百度百科-牛顿粘性定律

回答2:

  • 牛顿粘性定律适用条件:

  • 首先是牛顿流体,就是只有纯粘性的流体,而不是如同粘弹性流体那样的非牛顿流体;

  • 再者是在呈层流状态时候成立,一般流体还有湍流状态、层流和湍流过渡状态,这个定律就不符合了,要改变成另外的式子.

  • 如同粘弹性流体那样的非牛顿流体的内摩擦表达式也和牛顿流体不同是另一个样子,要么不是线性,要么还和剪切变形的速度有关系.