Aceasta este o întrebare excelentă și necesită mai multe discuții. Prin urmare, răspunsul meu va avea, de asemenea, întrebări pentru ca alții să ia în considerare.
Bird și Stewart explică acest lucru foarte bine în cartea lor despre fenomene de transport. În forma sa generală, solicitările vâscoase pot fi combinații liniare ale tuturor gradienților de viteză din fluid: $$ \ tau_ {ij} = \ sum_k \ sum_l \ mu_ {ijkl} \ frac {\ partial v_k} {\ partial x_l} $$ unde $ i, j, k $ și $ l $ pot fi 1,2,3. Dacă observați ecuația de mai sus, există 81 de cantități $ \ mu_ {ijkl} $ care pot fi denumite „coeficienți de vâscozitate”.
Aici își încep ipotezele.
Nu ne așteptăm să fie prezente forțe vâscoase, dacă fluidul este în o stare de rotație pură. Această cerință duce la necesitatea ca $ \ tau_ {ij} $ să fie o combinație simetrică a gradienților de viteză. Prin aceasta vrem să spunem că dacă $ i $ și $ j $ sunt schimbate, combinația gradienților de viteză rămâne neschimbată. Se poate arăta că singurele combinații liniare simetrice ale gradienților de viteză sunt $$ (\ frac {\ partial v_j} {\ partial x_i} + \ frac {\ partial v_i} {\ partial x_j}) \ & (\ frac {\ partial v_x} {\ partial x} + \ frac {\ partial v_y} {\ partial y} + \ frac {\ partial v_z} {\ partial z}) \ delta_ {ij } $$
Poate fi afișat acest lucru? Am citit că lipsa momentelor microscopice de suprafață asigură faptul că tensorul de tensiune este unul simetric, dar nu înțeleg destul acest punct.
Dacă fluidul este izotrop – adică nu are o direcție preferată – atunci coeficienții din fața celor două expresii de mai sus trebuie să fie scalari, astfel încât $$ \ tau_ {ij} = A (\ frac {\ partial v_j} {\ partial x_i } + \ frac {\ partial v_i} {\ partial x_j}) + B (\ frac {\ partial v_x} {\ partial x} + \ frac {\ partial v_y} {\ partial y} + \ frac {\ partial v_z } {\ partial z}) \ delta_ {ij} $$
Deci puteți vezi că numărul de „coeficienți de vâscozitate” de la 81 la 2
În cele din urmă, de comun acord între majoritatea dinamicienilor fluizi, constanta scalară $ B $ este setat egal cu $ \ frac {2} {3} \ mu – \ kappa $, unde $ \ kappa $ se numește vâscozitate dilatativă și $ B $ este vâscozitatea în vrac sau al doilea coeficient de viscozitate . Motivul pentru care scriem B în acest fel este că se știe din teoria cinetică că K este identic zero pentru gazele monatomice cu densitate mică.
Pentru mine acest lucru nu este o explicație suficientă. Am văzut acest lucru considerat și ipoteza lui Stokes (care se bazează pe faptul că presiunea termodinamică a unui fluid este egală cu presiunea sa mecanică).
Cred că trebuie explorat în continuare. Este, de asemenea, agravat de faptul că, în general, nu este ușor să măsoară experimental această valoare. În plus, ecuațiile mecanicii continuum nu necesită nicio relație fixă între cei doi coeficienți de viscozitate.
care sunt consecințele dacă nu sunt luate în considerare.
valoarea celui de-al doilea coeficient de vâscozitate nu este necesară pentru fluxurile inviscide (atât $ \ mu $ cât și $ \ kappa $ sunt presupuse zero), pentru fluxurile incompresibile sau când sunt invocate aproximările stratului limită (tensiuni vâscoase normale c5af0b442f „>
< solicitări de forfecare). Vâscozitatea în vrac introduce amortizarea asociată cu tensionarea volumetrică. Scopul său este de a îmbunătăți modelarea evenimentelor dinamice de mare viteză.