
【化】 Couette flow
storeroom; warehouse
【计】 libraries; library
【医】 bank
【经】 library
affection; love
especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex
flow; flowage; fluxion; on the move; run; stream
【医】 afflux; flow; fluxion; streaming movement
【经】 circulating; floating; flow
库爱特流动(Couette flow)是流体力学中的一种基础层流模型,特指粘性流体在两个无限大平行平板之间的流动。其核心特征为:一板固定,另一板以恒定速度平行于固定板运动,从而通过粘性剪切力驱动流体运动。该模型由法国物理学家莫里斯·库爱特(Maurice Couette)于1890年提出,是研究剪切驱动流动的经典范例。
流体运动源于运动平板的剪切作用,粘性力将动量从运动板传递至流体层。在稳态、不可压缩流体且忽略压力梯度的条件下,流动呈现线性速度分布。速度方向与平板平行,垂直于流动方向的截面内速度呈线性变化:固定板处速度为零,运动板处速度与板速一致。该流动满足简化后的纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes equations),其一维形式为: $$ frac{d u}{dy} = 0 $$ 其中 ( u ) 为流向速度,( y ) 为垂直于平板的坐标。
速度分布公式为: $$ u(y) = U frac{y}{h} $$ 式中 ( U ) 为运动平板速度,( h ) 为两板间距。剪切应力 ( tau ) 恒定且符合牛顿粘性定律: $$ tau = mu frac{du}{dy} = mu frac{U}{h} $$ 其中 ( mu ) 为流体动力粘度。
注:术语"库爱特流动"对应英文"Couette flow",部分文献亦译作"库埃特流动"。
库爱特流动(Couette Flow)是流体力学中的一种基础流动模式,主要描述粘性流体在边界运动作用下的层流现象。以下是详细解释:
库爱特流动指因边界运动产生的流体流动,其驱动力来源于运动边界的粘性剪切作用,而非外部压力梯度。例如,两平行平板间的流体,当上平板以一定速度运动时,粘性作用会带动流体层间逐层传递运动。
在简单库爱特流动中(无压力梯度),速度呈线性分布: $$ u(y) = frac{U}{h} cdot y $$ 其中,$U$为上平板速度,$h$为两板间距,$y$为垂直方向坐标。若存在压力梯度(复合库爱特流动),速度分布可能叠加抛物线分量。
特征 | 库爱特流动 | 泊肃叶流动 |
---|---|---|
驱动方式 | 边界剪切力 | 压力梯度 |
速度剖面 | 线性或线性+抛物线 | 抛物线(纯压力驱动) |
典型场景 | 移动平板间流动 | 固定管道内的压力驱动流动 |
如需更详细的数学推导或实验案例,可参考流体力学教材或相关流变学文献(如)。
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