流體阻力知識

流體阻力知識流體阻力知識流體阻力知識xxx公司流體阻力知識文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準審核制定方案設(shè)計，管理制度流體對運動物體的阻力，主要有粘性阻力、壓差阻力和興波阻力三種。

1．粘滯阻力

牛頓在1687年用在流體中拖動的平板，做了著名的粘性流動實驗.圖中兩塊板的面積均為ΔS，相互間距為h，上板以速度V運動，下板靜止不動，板間的流體運動為層流。牛頓通過實驗測定板所受到粘滯阻力的大小。實驗結(jié)果是：阻力f的大小與物體的截面積ΔS、流體的粘性系數(shù)η、流體的速度梯度(dv/dy)存在線性關(guān)系。粘滯阻力為

f=ηΔS(dv/dy)

在流體緩慢流過靜止的物體或者物體在流體中運動時，流體內(nèi)各部分流動的速度不同，存在粘滯阻力。粘滯阻力的大小與物體的運動速度成正比，即f∝v，可以寫為f=C1v，C1稱為粘滯阻力系數(shù)。斯托克斯測出球形物體在流體中緩慢運動時，所受到的粘滯阻力大小為

f=6πηvr

上式稱為斯托克斯公式，式中的η為流體的粘性系數(shù)、f為球形物體的半徑。

在理論力學(xué)中所說的“與物體速度一次方成正比的阻力”，指的就是粘滯阻力。在空氣中運動速度不十分快的物體，受到的阻力主要是粘滯阻力。

2．壓差阻力

當流體運動遇到物體時，流體會被物體分開，從物體的不同側(cè)面流過。如果流體具有一定的粘性，靠近物體的那部分流體的速度將減慢，在物體的后面一側(cè)形成“真空”地帶，離物體較遠處的流體將向這個“真空”地帶補充，出現(xiàn)湍流。此時，物體前后兩部分流體內(nèi)單位體積分子數(shù)不同，前后側(cè)面受到流體的壓力不同，使得物體受到流體的阻力，這種阻力稱為壓差阻力。在理論力學(xué)中所說的“物體運動時受到空氣與速度二次方成正比的阻力”，指的就是空氣對物體的壓差阻力。降落傘在空中受到空氣的阻力是壓差阻力。壓差阻力的大小與物體運動速度的平方成正比，即f∝v2，可以寫為f=C2v2。

產(chǎn)生壓差阻力的機制與粘滯阻力不同。粘滯阻力是物體表面處流體與物體相互作用的結(jié)果；壓差阻力是物體前后面出現(xiàn)壓力差的結(jié)果。從本質(zhì)上講，壓差阻力也是由粘滯阻力引起的。因為流體與物體之間存在粘滯阻力，才使得從物體側(cè)面流過的流體不能立刻到達物體的后方，出現(xiàn)后方的“真空”、“尾流”，產(chǎn)生壓力差。

壓差阻力的大小與流體的密度、物體的速度有關(guān)。如果流體的阻力系數(shù)為CD，密度為ρ、圓柱體的半徑為r、長度為L，圓柱形物體在流體中以速度v運動時，受到壓強和壓力。運動的圓柱體所受壓差阻力大小為

f=CDρrLv2

因為氣體的密度較小，所以在氣體中運動的物體，一般情況下受到的阻力主要是粘滯阻力；在空氣中運動速度較大的物體，受到的阻力主要是壓差阻力。液體的密度比氣體大，在液體中運動的物體受到壓差阻力的影響比較大。

3．興波阻力

船舶在水中前進時，使水離開原來的位置產(chǎn)生振動、形成波浪。波是振動的傳播，也是能量的傳播。船舶是產(chǎn)生振動的物體，在船前進的時候，一部分能量傳遞給水，并且隨著水波向外傳播，能量也向外傳播、在產(chǎn)生振動的過程中減少。從能量減少的角度，可以認為船舶在運動中受到水的阻力，這種力稱為興波阻力。

興波阻力的本質(zhì)與粘性阻力、壓差阻力不同。興波阻力的大小與流體的粘性無關(guān)，而與船舶的外形、運動速度有關(guān)。現(xiàn)代一些大的船舶，為了減少興波阻力，將船體吃水線下方部分做成球形的鼻子狀。其作用是在船行駛時，水面上下部分的船體都會產(chǎn)生波浪，為相干波。這兩部分波的振動方向相反，它們在相互疊加時互相抵消、減弱，使海面比較平靜、減少能量的損失。

別處找的……

不過要是估算的話，低速下阻力與速度成正比。這個比例跟粘性系數(shù)、棒截面積都一次HYPERLIN