牛顿流体

牛顿流体由显式本构方程表示,该方程通过恒粘度将粘性应力张量 T 与速度场相关联。 剪切应力与剪切速率之间存在线性关系。

Eqn. (656) 中的粘性应力张量不是常数,而是特定流体的速度场的可变函数。 通常,在本构关系中,速度场以变形率张量的形式表示:
1. EQUATION_DISPLAY
D = 1 2 ( v + ( v ) T )
(695)

牛顿流体是最简单的数学模型,用于描述许多液体(如水)和气体(如空气)的粘性行为。

应力张量由以下公式给出:

2. EQUATION_DISPLAY
T=2μD-23μ(v)I
(696)

其中, μ 为流体的恒动力粘度, D 为变形(应变)率,由 Eqn. (695) 给出。 对于不可压缩流,根据连续性方程,Eqn. (696) 中的第二项为零。

温度相关的牛顿粘度

对于气体,该粘度可以是温度的函数。

Sutherland 定律
Sutherland 方程是一种广泛使用的近似法,用于为气体粘度对温度的依赖性建模:
3. EQUATION_DISPLAY
μ μ 0 = ( T T 0 ) 3 2 ( T 0 + S T + S )
(697)

其中, S 为有效温度(称为 Sutherland 常数), μ 0 为参考温度 T 0 = 273 K 下的参考粘度

幂次定律

对于稀释气体,可以根据幂次定律近似温度相关粘度:

4. EQUATION_DISPLAY
μ μ 0 = ( T T 0 ) n
(698)

其中, T 0 为参考温度, μ 0 为参考粘度, n 为幂次定律指数。