- API介绍
- API接口
- 定价
斯托克斯定律计算器
斯托克斯定律计算器是一个用于分析球形颗粒在落球粘度计中运动的工具。这个装置就是一个装满粘性液体的垂直管。当小颗粒被投入管中时,它会受到由流体阻力产生的拖拽力。如果您测量它在管末端的速度,就可以计算出流体的粘度。
本文将解释如何使用终端速度方程来确定粘度,并详细阐述粘度的定义。
粘度定义
流体(气体或液体)的粘度描述了它对剪切应力的阻力。例如,比水"更稠"的蜂蜜具有更高的粘度,因此对剪切应力的阻力更大。粘度的单位是帕斯卡秒(Pa·s)。
如果您想直观地了解粘度如何影响液体,可以考虑水流和蜂蜜沿斜坡流动的情况。水的粘度低,所以它会流动得更快。另一方面,蜂蜜会流动得非常慢,正是因为它的粘度。
终端速度方程
我们的斯托克斯定律计算器根据以下公式计算装满粘性流体的粘度计中颗粒的终端速度:
您可以使用这个终端速度计算器来找到任何这些值。如果您需要确定粘度,只需在相应的框中输入所有其他值,您就会得到答案!
参数说明:
- v — 球形颗粒的终端速度
- g — 重力加速度 - 对于地球,等于 9.80665 m/s²
- d — 颗粒直径
- ρp — 颗粒的密度
- ρm — 流体的密度
- μ — 流体的动力粘度
1厘米铝球在油中的终端速度计算
根据斯托克斯定律计算,直径为1厘米的球体在油中的终端速度为0.27 m/s。
计算步骤:
- 计算铝和油的密度差:ρp - ρm = 2710 - 850 kg/m³ = 1860 kg/m³
- 计算g × d²的乘积,其中g = 9.81 m/s²:g × d² = 9.81 m/s² × 0.01² m² = 0.000981 m³/s²
- 将第1步和第2步结果的乘积除以18 × μ,其中μ = 0.38 Pa⋅s:v = 0.000981 × 1860/(18 × 0.38) = 0.27 m/s
斯托克斯定律的实际应用
斯托克斯定律是一个动力学公式,描述了物体在流体中缓慢运动时的运动变化。在其原始表述中,斯托克斯定律计算作用在下落球体上的总力。但它通常被用作通过测量下落时的终端速度来计算流体粘度的方法。
落球粘度计原理: 这个装置就是一个装满粘性液体的垂直管。当小颗粒被投入管中时,它会受到由流体阻力产生的拖拽力。通过测量颗粒在管末端的速度,可以计算出流体的粘度。
这种方法在工业和实验室中广泛用于测定各种流体的粘度特性,从简单的液体到复杂的聚合物溶液。
动力粘度的概念
流体的动力粘度是一个测量流体对运动的内在阻力的量。动力粘度越高,流体就越难流动,或者物体在流体中运动就越困难。动力粘度也被称为绝对粘度,这个量告诉我们以一定速率移动流体所需的力。
如果我们对流体对力的反应感兴趣,运动粘度(动力粘度与流体密度的比值)更为合适。
通过扩展您对粘度的知识,学习如何在我们的泊-斯托克斯转换器中将动力粘度(以斯托克斯为单位)转换为运动粘度(以泊为单位),反之亦然。如果您对该主题感兴趣,还可以阅读我们的空气运动粘度计算器。
常见问题
什么是斯托克斯定律?
斯托克斯定律是一个动力学公式,描述了物体在流体中缓慢运动时的运动变化。在其原始表述中,斯托克斯定律计算作用在下落球体上的总力。但它通常被用作通过测量下落时的终端速度来计算流体粘度的方法。
如何计算斯托克斯定律?
要计算下落球体的终端速度的斯托克斯定律,请使用以下公式:v = g × d² × (ρp - ρm)/(18 × μ)。其中v是终端速度;g是重力加速度;d是球体的直径;μ是流体的动力粘度;ρp和ρm分别是颗粒和介质的密度。
1厘米铝球在油中的终端速度是多少?
根据斯托克斯定律计算,直径为1厘米的球体在油中的终端速度为0.27 m/s。
什么是流体的动力粘度?
流体的动力粘度是一个测量流体对运动的内在阻力的量。动力粘度越高,流体就越难流动,或者物体在流体中运动就越困难。也被称为绝对粘度,这个量告诉我们以一定速率移动流体所需的力。如果我们对流体对力的反应感兴趣,运动粘度(动力粘度与流体密度的比值)更为合适。
| 参数名 | 参数类型 | 默认值 | 是否必传 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| mediumDensity | number | 1000 | 否 | 粘性流体的密度 |
| terminalVelocityUnit | string | m/s | 否 | 计算结果终端速度的单位 |
| particleDiameterUnit | string | m | 否 | 颗粒直径的单位 |
| gravityAccelerationUnit | string | m/s² | 否 | 重力加速度的单位 |
| particleDiameter | number | 0.001 | 否 | 球形颗粒的直径 |
| gravityAcceleration | number | 9.80665 | 否 | 重力加速度值,地球表面约为9.80665 |
| mediumViscosity | number | 0.001 | 否 | 流体的动力粘度 |
| mediumDensityUnit | string | kg/m³ | 否 | 流体密度的单位 |
| particleDensity | number | 2700 | 否 | 球形颗粒的密度 |
| mediumViscosityUnit | string | Pa⋅s | 否 | 流体粘度的单位 |
| particleDensityUnit | string | kg/m³ | 否 | 颗粒密度的单位 |
| 参数名 | 参数类型 | 默认值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| terminalVelocity | number | 球形颗粒在粘性流体中的终端速度 | |
| terminalVelocityUnit | string | 终端速度的单位 | |
| calculationDetails+densityDifference | number | 颗粒密度与流体密度的差值 | |
| calculationDetails+formula | string | 使用的斯托克斯定律公式 |
| 错误码 | 错误信息 | 描述 |
|---|---|---|
| FP00000 | 成功 | |
| FP03333 | 失败 |
参考上方对接示例
