流体阻力知识.docx

流体对运动物体的阻力，主要有粘性阻力、压差阻力和兴波阻力三种1 •粘滞阻力牛顿在1687年用在流体中拖动的平板，做了著名的粘性流动实验.图中两块板的面积均为AS,相互 间距为h,上板以速度V运动，下板静止不动，板间的流体运动为层流牛顿通过实验测定板所受到 粘滞阻力的大小实验结果是：阻力f的大小与物体的截面积AS、流体的粘性系数n、流体的速度梯 度(dv/dy)存性关系粘滞阻力为f =nAS(dv/dy)在流体缓慢流过静止的物体或者物体在流体中运动时，流体内各部分流动的速度不同，存在粘滞阻力 粘滞阻力的大小与物体的运动速度成正比，即f^v,可以写为f = C1v，C1称为粘滞阻力系数斯托 克斯测出球形物体在流体中缓慢运动时，所受到的粘滞阻力大小为f = 6nnvr上式称为斯托克斯公式，式中的n为流体的粘性系数、f为球形物体的半径在理论竝中所说的''与物体速度一次方成正比的阻力〃，指的就是粘滞阻力在空气中运动速度不十 分快的物体，受到的阻力主要是粘滞阻力2•压差阻力当流体运动遇到物体时，流体会被物体分开，从物体的不同侧面流过如果流体具有一定的粘性，靠 近物体的那部分流体的速度将减慢，在物体的后面一侧形成''真空”地带，离物体较远处的流体将向这 个''真空”地带补充，出现湍流。

此时，物体前后两部分流体内单位体积分子数不同，前后侧面受到流 体的压力不同，使得物体受到流体的阻力，这种阻力称为压差阻力在理论力学中所说的''物体运动 时受到空气与速度二次方成正比的阻力”，指的就是空气对物体的压差阻力降落伞在空中受到空气 的阻力是压差阻力压差阻力的大小与物体运动速度的平方成正比，即fxv2，可以写为f = C2v2 产生压差阻力的机制与粘滞阻力不同粘滞阻力是物体表面处流体与物体相互作用的结果；压差阻力 是物体前后面出现压力差的结果从本质上讲，压差阻力也是由粘滞阻力引起的因为流体与物体之 间存在粘滞阻力，才使得从物体侧面流过的流体不能立刻到达物体的后方，出现后方的''真空"、''尾流"， 产生压力差压差阻力的大小与流体的密度、物体的速度有关如果流体的阻力系数为CD,密度为p、圆柱体的 半径为r、长度为L,圆柱形物体在流体中以速度v运动时，受到压强和压力运动的圆柱体所受压 差阻力大小为f = CDprLv2因为气体的密度较小，所以在气体中运动的物体，一般情况下受到的阻力主要是粘滞阻力；在空气中 运动速度较大的物体，受到的阻力主要是压差阻力液体的密度比气体大，在液体中运动的物体受到 压差阻力的影响比较大。

3•兴波阻力船舶在水中前进时，使水离开原来的位置产生振动、形成波浪波是振动的传播，也是能量的传播 船舶是产生振动的物体，在船前进的时候，一部分能量传递给水，并且随着水波向外传播，能量也向 外传播、在产生振动的过程中减少从能量减少的角度，可以认为船舶在运动中受到水的阻力，这种 力称为兴波阻力兴波阻力的本质与粘性阻力、压差阻力不同兴波阻力的大小与流体的粘性无关，而与船舶的外形、 运动速度有关现代一些大的船舶，为了减少兴波阻力，将船体吃水线下方部分做成球形的鼻子状 其作用是在船行驶时，水面上下部分的船体都会产生波浪，为相干波这两部分波的振动方向相反, 它们在相互叠加时互相抵消、减弱，使海面比较平静、减少能量的损失别处找的……不过要是估算的话，低速下阻力与速度成正比这个比例跟粘性系数、棒截面积都一次正相关。