理解流体力学中的剪切应力、剪切速率和应变速率
苇sir
2025年08月21日 20:56
fluent数值模拟

一、剪切应力(Shear stress)

  1. 物理意义:量化流体内部的速度梯度,单位Pa。

  2. 牛顿剪切应力公式:

即作用在流层上的切向应力与速度梯度成正比,反应出速度梯度的大小。


二、应变速率(Strain rate)

这里先讲应变速率,再讲剪切速率,是因为二者有联系也有不同。

  1. 物理意义:应变速率更加准确的称呼是应变速率张量,用来量化流体微团局部变形的瞬时速率,即伸长/压缩和剪切的快慢(注:这里不包括转动)。

  2. 数学定义:应变速率张量是由速度梯度张量定义的,速度梯度张量包括了流体速度在空间所有方向的变化率:

3.对于公式的数学解释

对角分量表示伸长应变速率,即线变形速率。

非对角分量表示剪切变形速率,即角变形速率。而在平面内,剪切应变速率就是剪切速率


三、剪切速率(Shear rate)

  1. 物理意义:量化单位距离,垂直流动方向的速度变化量。

  2. 数学公式定义:

3.剪切速率张量:

剪切速率张量的本质是应变速率张量的剪切部分。