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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 机械 » 流体机械 » 海水的剪切流的速度梯度是线性的吗？
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天心使

新虫 (初入文坛)

[求助] 海水的剪切流的速度梯度是线性的吗？ 已有1人参与

两平板之间的牛顿流体在平板之一相对平动时，流体速度会沿平板垂直方向线性下降。
海水属于非牛顿流体，螺旋桨桨轴（不是螺旋桨叶）的转动会带动海水转动，这些海水位于桨轴与客体之间，忽略其他因素如船只晃动前行等，请问海水圆周流动速度沿径向的分布规律。
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1楼 2015-11-14 18:46:31
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
天心使(池添添代发): 金币+1, 对楼主有帮助原创回复。 2015-11-17 19:44:32
池添添: 机械EPI+1 2015-11-17 19:46:31
天心使(池添添代发): 金币+4 2015-11-17 20:24:09
个人认为，解决这个问题需要知道海水内部的不同速度部分之间剪切应力与速度的关系，显然，这个需要试验结果来进行回答。假设层间剪切应力为tao(r)，以半径在r和r+dr之间的环形薄层的环向受力情况按牛顿第二定律得：
tao*2*pai*r*1-2*pai*(r+dr)*1*(Tao+dtao)=rou*2*pai*r*dr*dV/dt
由于是稳态运动，又属轴对称问题，因此切向流动速度V仅与半径r有关，而与时间和其他方向的坐标值无关。因此:dV/dt=0. 代入上式并积分得到tao=C*r
其中C为积分常数。
若知道剪应力与速度的关系：tao=f(V)
则由f(V)=C*r中解出V=V(r)即可。
比如，若剪应力服从牛顿流体性质，即：
Tao=n*dV/dr
代入前式：n*dV/dr=C*r
V=C/(2*n)*r^2+D
再由r=r0时V=omiga*r0，r=R0时V=0，得：
V=[R0^2-r^2]/[R0^2-r0^2]*Omiga*r0
r0和R0分别为轴和壳体内膛的半径。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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2楼2015-11-15 10:09:19
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天心使

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
2楼: Originally posted by peterflyer at 2015-11-15 10:09:19
个人认为，解决这个问题需要知道海水内部的不同速度部分之间剪切应力与速度的关系，显然，这个需要试验结果来进行回答。假设层间剪切应力为tao(r)，以半径在r和r+dr之间的环形薄层的环向受力情况按牛顿第二定律得： ...

对的，我先前还忽略了海水沿半径体积增加的问题。即便海水是牛顿流体，速度也不是沿半径呈线性变化的。谢谢。
不过这并没有完全解决我的问题，我现在就是不知道 海水内部的不同速度部分之间剪切应力与速度的关系，所以才没有尝试列方程求解。

是不是只能做实验啊？
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3楼2015-11-16 21:33:47
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer
引用回帖:
3楼: Originally posted by 天心使 at 2015-11-16 21:33:47
对的，我先前还忽略了海水沿半径体积增加的问题。即便海水是牛顿流体，速度也不是沿半径呈线性变化的。谢谢。
不过这并没有完全解决我的问题，我现在就是不知道 海水内部的不同速度部分之间剪切应力与速度的关系， ...

我认为是需要的。楼主还可以检索一下别人是如何做这方面类似工作的。
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4楼2015-11-16 22:09:16
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天心使

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
4楼: Originally posted by peterflyer at 2015-11-16 22:09:16
我认为是需要的。楼主还可以检索一下别人是如何做这方面类似工作的。...

谢了，需要采纳你才能拿到金币吗？
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5楼2015-11-17 08:56:37
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer
引用回帖:
5楼: Originally posted by 天心使 at 2015-11-17 08:56:37
谢了，需要采纳你才能拿到金币吗？...

不太清楚，可能是吧。
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6楼2015-11-17 09:03:43
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