[拼音]:niudun liuti
[外文]:Newtonian fluid
任一点上的剪应力都同剪切变形速率呈线性函数关系的流体。最简单的牛顿流体流动是二无限平板以相对速度U相互平行运动时,两板间粘性流体的低速定常剪切运动(或库埃特流动)。
1687年,I.牛顿首先做了最简单的剪切流动实验。他的实验如图所示。在平行平板之间充满粘性流体,平板间距为d,下板B静止不动,上板C以速度U在自己平面内等速平移。由于板上流体随平板一起运动,因此附在上板的流体速度为U,附在下板的流体速度为零。实验指出,两板之间的速度分布u(y)服从线性规律。作用在上板的力同板的面积、板的运动速度成正比,同间距d成反比。由此得出:
(1)
式中τ为剪应力;为剪切变形速率;μ为流体动力粘性系数(即粘度)。这就是著名的牛顿粘性定律。凡是符合此定律的流体称为牛顿流体,否则是非牛顿流体(见非牛顿流体力学)。
![图](/d/bkimg/2022110721/xfzqxzv4qvt.webp)
假设流体是各向同性的,应力张量和变形速率张量呈线性齐次函数关系,则它们之间的最一般线性关系式为:
pij=-pδij+2μ(sij-δij)+μ┡
δij, (2)
式中pij为应力张量;pij=-pδij+τij,P为各向同性压力,τij为偏应力张量;sij为变形速率张量;为各向同性体积变形速率张量;δij为克罗内克符号;μ┡为膨胀粘性系数。式(2)就是广义牛顿粘性定律的数学表达式。
公式(1)(2)是牛顿流体的重要标志,也是确定流体流动时必不可少的本构方程。自然界中许多流体是牛顿流体,例如水、空气等。
- 参考书目
- 吴望一编:《流体力学》,北京大学出版社,北京,1982。