流体黏滞性：管道流动中的外摩擦力与阻力

（一）流体的基本特征和分类

由于流体质点间的内聚力很小，它不能保持自己的固定形状；当流体受到极小的剪力时，它就会产生很大的变形。这种特性称之为流体的流动性。这也是流体区别于固体的基本特性。

流体在可压缩性方面存在着很大的差别。气体是很容易压缩的，而液体即使在更大的压力下，也很少改变其体积。所以根据流体的压缩性质不同，通常把空气及其他气体看做是可以压缩的流体，而把水及其他液体则看做是不可压缩的流体。

（二）流体的黏滞性

流体在管道中流动时，由于流体与固体壁之间存在着附着力而产生外摩擦力，紧贴管壁的流体质点黏附在管壁上，流速为零。而位于管轴上的流体质点离管壁最远，受管壁附着力影响最小，故流速最大。介于管轴和管壁之间的流体质点，将以不同的速度沿管轴方向运动，如图6－1所示。显然，各流层的速度不相同，质点间便产生了相对运动，从而产生内摩擦力。流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力，用以反抗相对运动的性质，即为流体的黏滞性。

图6－1　流体速度在管道断面上的分布(www.xing528.com)

黏滞性主要是由于流体内部分子之间作不规则的热运动和分子间存在着吸引力，以及流体与固体壁之间存在着附着力的结果，它是流体流动时产生内摩擦力和阻力的基本原因。

在工程上，黏滞性的大小用运动黏性系数ν来表示。空气和水在不同温度时的运动黏性系数见表6－1。

表6－1　空气和水的ν值

（三）理想流体和实际流体

不可压缩的和没有黏滞性的流体，称为理想流体。理想流体只是为了便于分析问题而假想的一种流体。实际流体都有一定的可压缩性和黏滞性。但水的可压缩性最小，可以认为是不可压缩的。空气的可压缩性虽然很大，但在通风管道内流动时，由于整个管道内的阻力很小，一般为300～1000Pa，这也就是空气在管道内流动时的压力变化值，它与空气在管道中受到的绝对压力（105Pa左右）相比较，是可以忽略不计的，故空气在风道内流动时，也可看做是不可压缩的。空气和水的黏滞性虽然较小，却不能忽略，因为液体在管道内流动时的阻力，一般都是由于实际流体的黏滞性所造成的。