粘度及其換算公式
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- 粘度及其換算公式液體在外力作用下流動時，由于液體分子間的內聚力而產生一種阻礙液體分子之間進行相對運動的內摩擦力，液體的這種產生內摩擦力的性質稱為液體的粘性。由于液體具有粘性，當流體發(fā)生剪切變形時，流體內就產生阻滯變形的內摩擦力，由此可見，粘性表征了流體抵抗剪切變形的能力。處于相對靜止狀態(tài)的流體中不存在剪切變形，因而也不存在變形的抵抗，只有當運動流體流層間發(fā)生相對運動時，流體對剪切變形的抵抗，也就是粘性才表現(xiàn)出來。粘性所起的作用為阻滯流體內部的相互滑動，在任何情況下它都只能延緩滑動的過程而不能消除這種滑動。
粘性的大小可用粘度來衡量，粘度是選擇液壓用流體的主要指標，是影響流動流體的重要物理性質。
當液體流動時，由于液體與固體壁面的附著力及流體本身的粘性使流體內各處的速度大小不等，以流體沿如圖1-4所示的平行平板間的流動情況為例，設上平板以速度u0向右運動，下平板固定不動。緊貼于上平板上的流體粘附于上平板上，其速度與上平板相同。緊貼于下平板上的流體粘附于下平板圖1-4液體的粘性示意圖上，其速度為零。中間流體的速度按線性分布。我們把這種流動看成是許多無限薄的流體層在運動，當運動較快的流體層在運動較慢的流體層上滑過時，兩層間由于粘性就產生內摩擦力的作用。根據(jù)實際測定的數(shù)據(jù)所知，流體層間的內摩擦力F與流體層的接觸面積A及流體層的相對流速du成正比，而與此二流體層間的距離dz成反比，即：
F=μAdu/dz
以τ=F/A表示切應力，則有：
τ＝μdu/dz (1-1)
式中：μ為衡量流體粘性的比例系數(shù)，稱為絕對粘度或動力粘度；du/dz表示流體層間速度差異的程度，稱為速度梯度。
上式是液體內摩擦定律的數(shù)學表達式。當速度梯度變化時，μ為不變常數(shù)的流體稱為牛頓流體，μ為變數(shù)的流體稱為非牛頓流體。除高粘性或含有大量特種添加劑的液體外，一般的液壓用流體均可看作是牛頓流體。
流體的粘度通常有三種不同的測試單位。(1)絕對粘度μ。絕對粘度又稱動力粘度，它直接表示流體的粘性即內摩擦力的大小。動力粘度μ在物理意義上講，是當速度梯度du/dz=1時，單位面積上的內摩擦力的大小，即：
(1-2)
動力粘度的國際(SI)計量單位為牛頓·秒/米2，符號為 N·s/m2，或為帕·秒，符號為 Pa·s。
(2)運動粘度ν。運動粘度是絕對粘度μ與密度ρ的比值：
ν=μ/ρ (1-3)
式中：ν為液體的動力粘度，m2/s；ρ為液體的密度，kg/m3。
運動粘度的SI單位為米2/秒，m2/s。還可用CGS制單位：斯(托克斯)，St斯的單位太大，應用不便，常用1%斯，即1厘斯來表示，符號為cSt，故：
1cSt =10-2St =10-6m2/s
運動粘度ν沒有什么明確的物理意義，它不能像μ一樣直接表示流體的粘性大小，但對ρ值相近的流體，例如各種礦物油系液壓油之間，還是可用來大致比較它們的粘性。由于在理論分析和計算中常常碰到絕對粘度與密度的比值，為方便起見才采用運動粘度這個單位來代替μ/ρ。它之所以被稱為運動粘度，是因為在它的量綱中只有運動學的要素長度和時間因次的緣故。機械油的牌號上所標明的號數(shù)就是表明以厘斯為單位的，在溫度50℃時運動粘度ν的平均值。例如10號機械油指明該油在50℃時其運動粘度ν的平均值是10cSt。蒸餾水在20.2℃時的運動粘度ν恰好等于1cSt，所以從機械油的牌號即可知道該油的運動粘度。例如20號油說明該油的運動粘度約為水的運動粘度的20倍，30號油的運動粘度約為水的運動粘度的30倍，如此類推。動力粘度和運動粘度是理論分析和推導中經(jīng)常使用的粘度單位。它們都難以直接測量，因此，工程上采用另一種可用儀器直接測量的粘度單位，即相對粘度。...
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