牛顿内摩擦定律,也称为牛顿黏性定律,是流体力学中的一个基本定律,用于描述流体内部由于粘性引起的内摩擦力。以下是牛顿内摩擦定律的主要内容:
内摩擦力与流速梯度成正比:
流体层间产生的剪应力与法向速度梯度成正比。
内摩擦力与接触面积成正比:
流体层间的接触面积越大,内摩擦力也越大。
内摩擦力与流体性质有关:
内摩擦力的大小取决于流体的物理性质,特别是动力黏性系数(μ),也称动力粘度。
内摩擦力与正压力无关:
在牛顿流体中,内摩擦力与流体所受的正压力无关。
适用条件:
牛顿内摩擦定律仅适用于层流流动,不适用于湍流流动;仅适用于牛顿流体,不适用于非牛顿流体。
数学表达式通常表示为:
```
F = μ * A * du/dy
```
其中:
`F` 是流体层接触面上的内摩擦力(单位:牛顿,N);
`μ` 是动力黏性系数(单位:帕斯卡·秒,Pa·s)或动力粘度(单位:千克每米每秒,kg/(m·s));
`A` 是流体层间的接触面积(单位:平方米,m²);
`du/dy` 是速度梯度,即单位长度上的速度变化(单位:米每秒平方,m/s²)。
牛顿内摩擦定律是工程学中分析流体流动特性的重要工具,对于理解和预测流体在各种设备和系统中的行为至关重要