3. Реальная и идеальная жидкость. Понятие вязкости.

Для облегчения изучения законов движения жидкости введено понятие «идеальные и реальные жидкости». Идеальные – невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т. е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью в объеме под воздействием внешних сил. Такие жидкости не существуют в действительности. Реальные – вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т. е. наличием сил трения и касательных напряжений. Реальные жидкости могут быть ньютоновские и неньютовские. В ньютоновских жидкостях при движении одного слоя жидкости относительно другого величина касательных напряжений (внутреннего трения) пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю. Неньютоновские жидкости не обладают большой подвижностью и отличаются от ньютоновских жидкостей наличием касательных напряжений (внутреннего трения) в состоянии покоя, величина которых зависит от вида жидкости.

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному перемещению (сдвигу) ее частиц. Все реальные жидкости обладают определенной вязкостью, которая проявляется в виде внутреннего трения при относительном сдвиге смежных частиц жидкости. Наряду с легко подвижными жидкостями (например, воздухом, водой) существуют высоковязкие жидкости, сопротивление которых сдвигу весьма значительно (тяжелые масла, глицерин и др.). Таким образом, вязкость характеризует степень текучести жидкости или подвижности ее частиц.

Закон внутреннего трения Ньютона.

где - касательное напряжение (напряжение внутреннего трения или напряжение сдвига), т.е. сила трения, приходящаяся на единицу площади,- градиент скорости, представляющий изменение скорости d на единицу расстояния между смежными слоями жидкости dy в направлении, перпендикулярном к движению; μ - динамический коэффициент вязкости, Пас. Согласно этому закону при течении жидкости между ее слоями возникают касательные напряжения пропорциональные градиенту скорости.

4.1 Вязкость, как свойство жидкости.

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному перемещению (сдвигу) ее частиц. Все реальные жидкости обладают определенной вязкостью, которая проявляется в виде внутреннего трения при относительном сдвиге смежных частиц жидкости. Таким образом, вязкость характеризует степень текучести жидкости или подвижности ее частиц. Рассмотрим жидкость, которая течет вдоль плоской стенки параллельными ей слоями (рис.), т. е. при ламинарном движении. Вследствие тормозящего влияния стенки слои жидкости перемещаются с разными скоростями, значения которых возрастают по мере удаления от стенки. Выделим два слоя жидкости, которые перемещаются на расстоянии друг от друга. Слой А движется со скоростью, а слой B со скоростью. Вследствие разности скоростей слой В сдвигается относительно слоя А на величину. При этом между слоями А и В возникает сила внутреннего трения, которая определяется равенством, где- площадь трущихся слоев, м²; - градиент скорости, представляющий изменение скоростина единицу расстояния между смежными слоями жидкостив направлении, перпендикулярном к движению;- динамический коэффициент вязкости, Пас. Знак выбирается в зависимости от знака градиента скорости так, чтобы силабыла положительной. Из (1) следует, чтогде-касательное напряжение (напряжение внутреннего трения или напряжение сдвига), т.е. сила трения, приходящаяся на единицу площади. Уравнение (2) выражает закон внутреннего трения Ньютона.

Согласно этому закону при течении жидкости между ее слоями возникают касательные напряжения пропорциональные градиенту скорости. В международной системе единиц СИ динамическая вязкость выражается в Нс/м² или Пас. Вязкость жидкости может выражаться в градусах Энглера () (условная вязкость) или секундах Сейболта (), путем сравнения времени истечения одинаковых объемов измеряемой и стандартной жидкостей. В гидравлических расчетах наряду с динамической вязкостью используется кинематическая вязкостьЭта вязкость названа кинематической, так как в ее размерности отсутствуют единицы силы. Так, подставив размерностии, получимДинамическая и кинематическая вязкости жидкости зависят от температуры и давления. При этом вязкость капельных жидкостей с увеличением температуры уменьшается,