Вязкость воды

Вязкость отражает свойство жидкости сопротивляться относительному смещению соседних жидких слоёв. Иными словами при слоистом (ламинарном) течении вязкость порождает внутреннее трение, которое выражается величиной касательного напряжения на границах слоев, т. е. величиной касательной силы, приходящейся на единицу площади. По предложению Ньютона величи­ну этого касательного напряжения в двухмерном ламинарном сдвиговом течении представляют в виде:

, (1.2)

где – коэффициент динамической вязкости; V – скорость жидкого слоя; n – направление поперечное течению.

Коэффициент не зависит от условий течения и является физической характеристикой рассматриваемой жидкости. Его размерность .

При умеренных давлениях воды является функцией лишь температуры. Широко распростране­на следующая формула для расчета :

(1.3)

Коэффициент динамической вязкости воды с повышением температуры Т падает. У газов наблюдается противоположная тенденция. Кроме того, коэффициент у капельных жидкостей более чувствителен к изменению температуры.

В гидромеханике широко используется также коэффициент кинематической вязкости: , .

Размерность равна размерности коэффициентов диффузии и температуропроводности. Коэффициент диффузии характеризует скорость переноса вещества, а коэффициент температуропроводности – скорость изменения температуры. Соответственно, коэффициент кине­матической вязкости характеризует ускорение частиц под влиянием вязкостных сил. У реальных жидкостей в основе этих явлений лежит процесс внутреннего, на молекулярном уровне, обмена количеством движения (импульсом). Поэтому часто называют коэффициентом кинематической молекулярной вязкости.

Формула Ньютона (1.2) представляет собой определяющее (реологическое) уравнение рассматриваемой жидкости. Существуют жидкости, у которых определяющее уравнение является более сложным, например вида

, (1.4)

где – некоторое пороговое значение касательногонапряжения, при превышении которого жидкость начинает течь; m – константа (). К этому типу жидкостей относятся вязкоупругие, упругопластические и др. Коэффициент может быть функцией не только температуры, но и давления, времени и т. д. Жидкости, не подчиняющиеся закону трения Ньютона, называются неньютоновскими.