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粘度及其換算公式
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- 粘度及其換算公式液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，由于液體分子間的內(nèi)聚力而產(chǎn)生一種阻礙液體分子之間進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力，液體的這種產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱為液體的粘性。由于液體具有粘性，當(dāng)流體發(fā)生剪切變形時(shí)，流體內(nèi)就產(chǎn)生阻滯變形的內(nèi)摩擦力，由此可見，粘性表征了流體抵抗剪切變形的能力。處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的流體中不存在剪切變形，因而也不存在變形的抵抗，只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)流體流層間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體對(duì)剪切變形的抵抗，也就是粘性才表現(xiàn)出來。粘性所起的作用為阻滯流體內(nèi)部的相互滑動(dòng)，在任何情況下它都只能延緩滑動(dòng)的過程而不能消除這種滑動(dòng)。
粘性的大小可用粘度來衡量，粘度是選擇液壓用流體的主要指標(biāo)，是影響流動(dòng)流體的重要物理性質(zhì)。
當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，由于液體與固體壁面的附著力及流體本身的粘性使流體內(nèi)各處的速度大小不等，以流體沿如圖1-4所示的平行平板間的流動(dòng)情況為例，設(shè)上平板以速度u0向右運(yùn)動(dòng)，下平板固定不動(dòng)。緊貼于上平板上的流體粘附于上平板上，其速度與上平板相同。緊貼于下平板上的流體粘附于下平板圖1-4液體的粘性示意圖上，其速度為零。中間流體的速度按線性分布。我們把這種流動(dòng)看成是許多無限薄的流體層在運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)較快的流體層在運(yùn)動(dòng)較慢的流體層上滑過時(shí)，兩層間由于粘性就產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的作用。根據(jù)實(shí)際測(cè)定的數(shù)據(jù)所知，流體層間的內(nèi)摩擦力F與流體層的接觸面積A及流體層的相對(duì)流速du成正比，而與此二流體層間的距離dz成反比，即：
F=μAdu/dz
以τ=F/A表示切應(yīng)力，則有：
τ＝μdu/dz (1-1)
式中：μ為衡量流體粘性的比例系數(shù)，稱為絕對(duì)粘度或動(dòng)力粘度；du/dz表示流體層間速度差異的程度，稱為速度梯度。
上式是液體內(nèi)摩擦定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。當(dāng)速度梯度變化時(shí)，μ為不變常數(shù)的流體稱為牛頓流體，μ為變數(shù)的流體稱為非牛頓流體。除高粘性或含有大量特種添加劑的液體外，一般的液壓用流體均可看作是牛頓流體。
流體的粘度通常有三種不同的測(cè)試單位。(1)絕對(duì)粘度μ。絕對(duì)粘度又稱動(dòng)力粘度，它直接表示流體的粘性即內(nèi)摩擦力的大小。動(dòng)力粘度μ在物理意義上講，是當(dāng)速度梯度du/dz=1時(shí)，單位面積上的內(nèi)摩擦力的大小，即：
(1-2)
動(dòng)力粘度的國(guó)際(SI)計(jì)量單位為牛頓·秒/米2，符號(hào)為 N·s/m2，或?yàn)榕痢っ耄?hào)為 Pa·s。
(2)運(yùn)動(dòng)粘度ν。運(yùn)動(dòng)粘度是絕對(duì)粘度μ與密度ρ的比值：
ν=μ/ρ (1-3)
式中：ν為液體的動(dòng)力粘度，m2/s；ρ為液體的密度，kg/m3。
運(yùn)動(dòng)粘度的SI單位為米2/秒，m2/s。還可用CGS制單位：斯(托克斯)，St斯的單位太大，應(yīng)用不便，常用1%斯，即1厘斯來表示，符號(hào)為cSt，故：
1cSt =10-2St =10-6m2/s
運(yùn)動(dòng)粘度ν沒有什么明確的物理意義，它不能像μ一樣直接表示流體的粘性大小，但對(duì)ρ值相近的流體，例如各種礦物油系液壓油之間，還是可用來大致比較它們的粘性。由于在理論分析和計(jì)算中常常碰到絕對(duì)粘度與密度的比值，為方便起見才采用運(yùn)動(dòng)粘度這個(gè)單位來代替μ/ρ。它之所以被稱為運(yùn)動(dòng)粘度，是因?yàn)樵谒牧烤V中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)的要素長(zhǎng)度和時(shí)間因次的緣故。機(jī)械油的牌號(hào)上所標(biāo)明的號(hào)數(shù)就是表明以厘斯為單位的，在溫度50℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度ν的平均值。例如10號(hào)機(jī)械油指明該油在50℃時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度ν的平均值是10cSt。蒸餾水在20.2℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度ν恰好等于1cSt，所以從機(jī)械油的牌號(hào)即可知道該油的運(yùn)動(dòng)粘度。例如20號(hào)油說明該油的運(yùn)動(dòng)粘度約為水的運(yùn)動(dòng)粘度的20倍，30號(hào)油的運(yùn)動(dòng)粘度約為水的運(yùn)動(dòng)粘度的30倍，如此類推。動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度是理論分析和推導(dǎo)中經(jīng)常使用的粘度單位。它們都難以直接測(cè)量，因此，工程上采用另一種可用儀器直接測(cè)量的粘度單位，即相對(duì)粘度。...
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