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什么是泊肃叶定律,泊肃叶定律与牛顿流体有何关系?

Moonshot回答

泊肃叶定律(Poiseuille's law),也称为哈根-泊肃叶定律(Hagen-Poiseuille's law),是流体动力学中描述流体流经细管所产生的压力损失和体积流率关系的定律。泊肃叶定律适用于不可压缩、不具有加速度、层流稳定且长于管径的牛顿流体。牛顿流体是指其剪切应力与剪切速率成正比的流体,符合牛顿粘性定律,即应力等于粘度乘以应变率。

泊肃叶定律的公式为: [ Q = \frac{\pi \Delta P r^4}{8 \eta L} ] 其中:

  • ( Q ) 是体积流率(单位时间内流体通过的体积);
  • ( \Delta P ) 是流体流动方向上的压力差;
  • ( r ) 是管的半径;
  • ( \eta ) 是流体的动态粘度;
  • ( L ) 是管的长度。

根据搜索结果,泊肃叶定律适用于管状截面,定常,不可压缩,处于层流状态的牛顿流体。在此条件下可以极大简化纳维-斯托克斯方程,求解出流场的解析解(抛物线分布)。定律是由让·泊肃叶于1838年和戈特希尔夫·哈根于1838和1839年分别实验独立发现的,并于1840年和1846年发表。

泊肃叶定律在医学和药学领域有广泛的应用,例如分析血液在血管中的流动、药物分析等。它帮助科学家和医生更好地理解和预测流体在封闭管道中的流动行为,对于流体力学的研究和工程应用具有重要意义。

泊肃叶定律 图片展示了流体在圆管中的流动情况,其中流体的速度剖面符合泊肃叶定律的预测。

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