[科普中國(guó)]-水流阻力

水流阻力(flow resistance)水流與物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與水流接觸面上的作用力沿運(yùn)動(dòng)方向的分力。水流阻力是相鄰液層間的摩擦切力。這際液體流動(dòng)時(shí)，由于液體具有粘滯性，緊貼固體壁面的液體質(zhì)點(diǎn)將粘貼附在壁面上，液體流速?gòu)墓腆w壁面上零值增加到主流流速，形成一定的流速梯度。

簡(jiǎn)介水流阻力(flow resistance)水流與物體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與水流接觸面上的作用力沿運(yùn)動(dòng)方向的分力。水流阻力是相鄰液層間的摩擦切力。這際液體流動(dòng)時(shí)，由于液體具有粘滯性，緊貼固體壁面的液體質(zhì)點(diǎn)將粘貼附在壁面上，液體流速?gòu)墓腆w壁面上零值增加到主流流速，形成一定的流速梯度。根據(jù)牛頓內(nèi)摩定律，這種流速梯度的存在，便會(huì)引起相鄰液層間的摩擦切力，即水流阻力1。

形成原因及構(gòu)成由于水流的黏滯性，固體壁面具有無滑移條件。黏附于固體壁面的流體質(zhì)點(diǎn)與固體壁面之間并無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而是這一層流體質(zhì)點(diǎn)與其鄰近流體質(zhì)點(diǎn)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可見摩擦力存在于流體內(nèi)部為內(nèi)摩擦力。最靠近物面處水流的內(nèi)壁摩擦力的合力形成水流與物面之間的摩擦阻力。

繞物體運(yùn)動(dòng)的水流邊界層發(fā)生分離時(shí)，分離點(diǎn)上游將形成一個(gè)低壓旋禍區(qū)，稱為尾跡。與理想流體繞流相比，物體在這一區(qū)域接觸面上的壓強(qiáng)將有所降低。實(shí)際水流中繞流物體上游面與下游面的壓差，形成了壓差阻力。邊界層的分離與接觸面上的壓強(qiáng)分布主要決定于物體本身的形狀，因而壓差阻力也可稱為形狀阻力。

摩擦阻力與形狀阻力組成繞流阻力。對(duì)于流線型物體，邊界層將不發(fā)生分離或分離點(diǎn)已靠近物體的尾部,尾跡區(qū)域減小，從而形狀阻力減小，摩擦阻力在繞流阻力中將占主要地位。對(duì)于非流線型物體特別是鈍形物體，形狀阻力成為繞流阻力的主要部分。

有限翼展翼型或其他非二維物體在水流繞流中產(chǎn)生舉力時(shí)，翼型后面將形成沿流動(dòng)方向向下游伸展的尾渦(自由渦)。由尾渦誘導(dǎo)而產(chǎn)生下洗流動(dòng)，從而產(chǎn)生沿流動(dòng)方向的阻力稱為誘導(dǎo)阻力。

物體在水流中的加速運(yùn)動(dòng)或水流繞物體的不恒定流動(dòng)，都會(huì)由于水流的慣性而產(chǎn)生附加的阻力，通常用某個(gè)假設(shè)的附加質(zhì)量與物體加速度的乘積表示。這個(gè)附加阻力稱為慣性阻力。

物體在具有自由水面的水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體后生成重力波，為維持重力被作功所引起的阻力稱為被阻。例如船舶在水面上航行時(shí)產(chǎn)生水波，由此而產(chǎn)生的阻力稱為興被阻力1。

水流阻力類型沿程阻力——流動(dòng)中水流內(nèi)摩擦力（黏性力）。

局部阻力——局部邊界突變引起流速突變產(chǎn)生的慣性力（如斷面突大突小或閘閥等）1。

造成的影響造成了水頭損失，實(shí)際流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于粘性的存在，總要產(chǎn)生能量損失。產(chǎn)生能量損失的原因和影響因素很復(fù)雜，通?？砂ㄕ承宰枇υ斐傻恼承該p失和局部阻力造成的局部損失兩部分2。

減小阻力的措施（一）針對(duì)沿程阻力的措施：

1.降低壁面的粗糙度；

2.用柔性邊壁代替剛性邊壁。

（二）針對(duì)局部阻力的減阻措施：

1.壁面漩渦區(qū)的產(chǎn)生；

2.減小漩渦區(qū)的大小或強(qiáng)度3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)