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基本概念
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連體及其數學描述
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連體
( continuum )
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連體
- 定義
- 若
- 問題中之物質分子的
平均自由路徑<<特徵長度L
( mean free path )( characteristic length )
- 則
- 可忽略個別分子之行為
- 假設為由物理性質連續分布之巨觀量
- 稱
- 稱之為「連體」
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紐森數( Kn )
( Knudsen number )
- 目的
- 介定某物質是否為連體
- 定義
- Kn≌1.0或> 1
- 不是連體
- 須以「統計力學」來探討
- Kn«1.0
- 具有連體之特性
- 定理
- 性質
- 無因次參數
- 其中
- λ
- 分子之平均自由路徑
- L
- 該問題之特徵長度
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比較
- 在連體力學上以
- 物質質點
- 為單位定義不同之物理性質
- 在流體力學上以
- 流體質點
( fluid point )
- 爲單位
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密度
- 定理
- ε=流體質點
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數學描述
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Lagrangian描述法
- 觀測
- 物質之各質點
- 變量
- 物理性質隨時間之變化量
- 優缺
- 優
- 單一變數t
- 缺
- 樣本數太多
- 應用
- 固體力學範疇
- 因為質點間相對運動小
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Eulerian描述法
- 觀測
- 在空間中某一特定範圍内
- 變量
- 理性質隨位置及時間之變化量
- 優缺
- 優
- 單一座標
- 缺
- 多變數
- 應用
- 流體力學範疇
- 因為質點間相對運動大
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關係
- 隨質導數(substantial derivative)
物質導數( material derivative)
- 對流導數( convective derivative )
- 局部導數(local derivative )
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流體的黏滯性
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定義
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黏滯性
(viscosity)
- 描述流體在運動過程中
所產生的阻力大小稱為黏滯性
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定理
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牛頓黏性定律
( Newton's law of viscosity )
- 定義
- 在牛頓流體中,剪應力與速度梯度成正比
- 定理
- 其中
- μ
- 動力黏滯係數( dynamic viscosity )
- 或黏滯係數 ( viscosity coefficient)
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性質
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無黏性流體( inviscid fluid )
- 流體黏滯性為零( μ= 0 ) ,具此特性流體稱之
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無黏性流動( inviscid flow )
- 流體黏滯剪應力為零( τ= 0 ) ,具此特性流動稱之
- 其中
- 不一定是無黏滯流體
- 可能是速度梯度=0
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影響
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溫度
- 氣體
- 升溫碰撞黏性高
- 液體
- 升溫分散黏性低
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壓力
- 無顯著影響,可忽略