Вязкость воздуха

Вязкость воздуха представляет собой присущее реальным жидкостям свойство сопротивляться сдвигающим усилиям. Это зависит от природы как капельных, так и газообразных жидкостей, и обусловливается молекулярным строением, а также молекулярными силами притяжения. Вязкость определяют еще как внутреннее трение жидкости. Проявляется она только при движении.

Если представить себе движущуюся вдоль неподвижной стенки АВ жидкость отдельными слоями (рисунок 2.2), то, как известно из гидродинамики, скорость движения отдельных слоев будет различна. При этом слой, прилегающий к стенке, имеет меньшую скорость движения, но по мере удаления от стенки она возрастает. Следовательно, частицы жидкости, проникающие из слоя I в слой II, приобретают приращение скорости, а частицы жидкости, проникающие из слоя III в слой II, теряют в нем часть скорости.

Сила внутреннего трения, т.е. сила, проявляющаяся при перемещении слоев жидкости друг по другу:

- прямо пропорциональна относительной скорости перемещения слоев жидкости;

- прямо пропорциональна поверхности соприкосновения этих слоев;

- зависит от физических свойств жидкости;

- практически не зависит от давления.

Рисунок 2.2 – Схема взаимодействия слоев жидкости

Силу внутреннего трения жидкости Т определяют по формуле:

, (2.11)

где μ – динамический коэффициент вязкости, характеризующий вязкие свойства жидкости, Н×с/м²;

F – площадь поверхности соприкосновения слоев, м²;

dU – приращение скорости, м/с;

dn – расстояние между слоями, м.

Из выражения (2.11) следует, что динамический коэффициент вязкости равен

. (2.12)

Единицей вязкости обладает такая жидкость, у которой сила T в 1Н, действуя на 1 м² соприкасающихся поверхностей F, расстояние между которыми n=1 м, вызывает изменение скорости U на 1 м/с.

Отношение динамического коэффициента вязкости μ к плотности ρ называют кинематическим коэффициентом вязкости ν, т.е.

. (2.13)

С увеличением температуры вязкость воздуха растет; с повышением давления величина кинематической вязкости v уменьшается под влиянием увеличения плотности. Однако для изменения давления в пределах 2…3 кПа кинематический коэффициент вязкости стандартного воздуха колеблется в пределах точности обычных технических расчетов. В указанных расчетах также не учитывают ничтожное влияние изменения влажности на величину v.

μ ·10-5, Н·с/м2

ν ·10-6, м2/с

Зависимость динамической и кинематической вязкости от температуры представлена на рисунке 2.3.

t, ºC

1 – динамическая вязкость воздуха; 2 – кинематическая вязкость воздуха

Рисунок 2.3 – Вязкость воздуха в зависимости от его температуры

при давлении 760 мм рт. ст.