來源:互聯網
速度梯度,又稱為剪率,指流體在兩界面之間流動時,由于材料之間摩擦力的存在,使流體內部與流體和界面接觸處的流動速度發(fā)生差別,產生一個漸變的速度場。當流體流過固體時,在其交界面處,流體會以一層靜止薄膜附著在固體上,因此固體上流體速度為零。隨著離開固體表面的距離增加,流體速度逐漸增大,形成速度梯度。
定義
速度梯度是理性力學中一個有關變形的時間的量,它定義為:式中速度梯度L是二階張量;
表示把相對變形梯度對進行一次導數并令;是梯度算符;υ是速度。把速度梯度進行加法分解(見張量),則
式中D和W為L的對稱部分和反稱部分,它們分別稱為變形速率張量和轉動速率張量。寫成分量形式則為:
在理性力學中,研究n階錯綜度里夫林-埃里克森流體 (見里夫林-埃里克森張量)要用到n階速度梯度的概念。把上面定義的速度梯度L看為一階速度梯度,即
則n階速度梯度可以寫成:
從物理上看,當流體在兩界面之間流動時,由于材料之間摩擦力的存在,使流體內部與流體和界面接觸處的流動速度發(fā)生差別,產生一個漸變的速度場,即為速度梯度,或稱剪切速率。
關系
速度梯度的大小與流體內部分子結構、界面作用力及溫度、速度等有關。當在流體中具有速度梯度時,流速大的流體具有加速與之接近的流速慢的流體的力(或流速小的流體具有減速與之接近的流速快的流體的力),即產生了黏性力,該力隨速度梯度的加大而增大,而且流速不同的兩流層接觸面積越大這個力越大。
參考資料 >