【原】一起成为CFD工程师（2）

“ 苟有恒，何必三更起五更眠”

今天我们主要来谈谈流体的粘性。

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流体的粘性（viscosity）

开门见山，粘性指的是流体抗拒变形的能力。

但谈到流体产生粘性的原因时，我们必须把液体和气体区分开来，因为二者产生粘性的原因完全不同。

液体分子虽不及固体分子一样排列整齐且紧密，但其分子之间仍具有一定的分子力，这就是液体粘性产生的原因。当液体温度升高时，会使液体分子的振动加剧，使分子间原本的“绑定”关系变得不那么稳定，因而液体的粘度降低。

气体分子本就分布的十分稀疏，分子力不再是动量传输的主导，而分子间的相互碰撞则成为粘性的来源。而气体温度升高时，分子由于振动导致相互碰撞的频率变大，粘度自然也会增大。

因此，液体和气体的粘度会在温度变化前发生截然不同的变化。

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牛顿内摩擦定律

1686年，牛顿提出了“内摩擦定律”——流体的内摩擦力（即粘性力）的大小与流体的性质（粘性系数μ）有关，并与流体的速度梯度和接触面积成正比。

因此，我们将符合内摩擦定律的流体称之为“牛顿流体”，反之则为“非牛顿流体”

对于非牛顿流体来说，作用于液体微元上的摩擦力除与当前的运动状态外还与液体过去的运动状态有关，也就是说，此种液体有记忆效应。其中一种比较广为人知及易于家中试制的非牛顿流体为玉米淀粉加水的制成品，比例约是5份玉米粉配上2份水混合而成

非牛顿流体可以分为纯黏性与黏弹性两类：

• 纯黏性非牛顿流体

  非时变性：如剪切增稠流体（胀流性）、剪切稀化流体（假塑性）
  时变性：如震凝性流体、触变性流体
  

• 粘弹性非牛顿流体
  宾汉流体

四种类型流体（牛顿流体、剪切增稠流体、剪切稀化流体、宾汉流体）的剪应力与剪应变率之间的关系