流体流动时为什么会产生摩擦阻力-慧问精选-漫游猫

流体流动时产生摩擦阻力的原因：流动阻力（flow resistance）所有黏性流体在运动时，与产生相对运动的物体间都有动量传递。

即产生阻碍流动的反作用力。称为曳力，又称摩擦阻力。对于管流，摩擦力主要发生在管壁，沿径向的流体的速度不同，流体间也会产生摩擦阻力。除了摩擦阻力外，压差阻力也是一类流动阻力，它是在流动方向上存在不同的压力而发生的。在流动通道上若存在局部障碍物（如阀门、管件）或截面积突然扩大与收缩，引起流速的变化，流体的动能转化为静压，产生了压差，即使以后恢复到原来的流速，但在流速变化时会产生涡流，故而增大了阻力。这类压差阻力工程上又称为局部阻力。流体流动阻力：流体在管路系统中的流动可以分为在均匀直管中的流动，产生以表面摩擦为主的沿程阻力；在各种管件象阀门、弯管、设备进出口等中的流动，由于流道变向、截面积变化、流道分叉汇合等产生以逆压差或涡流为主的局部阻力。流动边界的物体对流动流体的作用力。它与流体流动的方向相反，由动量传递而产生。流动阻力是粘性流体中动量传递研究的基本问题之一。流动阻力的反作用力，即流体对物体的作用力，称为曳力(drag)。对于管流，流动阻力通常用流体的压力降表示，此压力降造成的机械能（压能）降低不能再恢复，亦即部分机械能遭受损失,通称阻力损失。对于绕流,更多地注意曳力。只要来流即物体上游流体速度均匀，流体绕过静止物体的流动，与物体在静止流体中的运动是等同的。因此，工程上常在流动流体中置入静止的模型，以模拟物体在静止流体中的运动。

1506年，意大利科学家达·芬奇首先提出物体在流体中运动会受到阻力的观点，此后I.牛顿等著名科学家都曾作有关研究，然而直到边界层理论产生之后，才认识到流动阻力的实质。产生阻力的原因，早期只考虑物体前部的形状，后来发现物体后部的形状才是量重要的。物体后部发生的边界层分离，对流动阻力起决定性的影响。种类分为摩擦阻力和压差阻力。摩擦阻力是物体表面剪切力产生的流动阻力，其方向与流体运动方向相反。压差阻力则是垂直于物体表面的压力产生的对流体流动的阻力，其方向也与流体运动方向相反。两种阻力常同时存在。以流体绕过某物体的流动为例，两种阻力的相对大小取决于下列三个因素：

①物体的形状，如果物体是球那样的钝体，边界层分离较早，压差阻力是主要的。对于流线型物体，边界层不分离或分离较迟，则压差阻力较小，摩擦阻力是主要的。

②由物体特征长度决定的雷诺数的大小，雷诺数决定边界层中的流动状态。湍流边界层摩擦阻力较大，但因分离推迟，往往压差阻力较小；层流则相反，摩擦阻力较小，而压差阻力较大。

③物体表面的粗糙度，粗糙表面的摩擦阻力较大，但粗糙表面可促进边界层湍化，使分离推迟，从而减小压差阻力。阻力计算绕流时阻力F的计算式为：式中Cd为阻力系数;u为来流速度;A为物体在垂直于运动方向上的投影面积；ρ为流体密度。阻力系数Cd的大小取决于物体形状和雷诺数。如液体绕流圆球时的阻力系数Cd与Re的关系曲线（见绕流）。