粘性液体在毛细管中的流速与温度特性研究
2019-03-18李明慧高晶敏刘仲馨
北京信息科技大学学报(自然科学版) 2019年1期
关键词:模型
李明慧,高晶敏,刘仲馨
(北京信息科技大学 自动化学院,北京 100192)
0 引言
水平均匀直圆管中粘性液体作层流运动时体积流量与管子两端的压强差、管内半径、长度以及液体动力粘度存在一定的定量关系,该定量关系被称为泊肃叶定律[1-3]。液体运动粘度和密度决定液体动力粘度。将管子两端的压强差看作广义压强差,泊肃叶定律在非水平均匀直圆管中同样成立[3]。毛细管作为均匀直圆管的一种,在工程中有着十分广泛的应用[4-6]。在医疗输液系统中,通过精确控制流经毛细管粘性液体的流速可以提高输液流速的精度。在毛细管流速控制的过程中,泊肃叶定律对毛细管的尺寸和流经的粘性液体提出了一定的限制条件[7]。
在实际的毛细管流速控制系统中,分析流速与温度的关系至关重要。温度引起粘性液体的运动粘度和密度变化,从而改变液体的动力粘度,改变液体的流速。因此,首先需要确定液体运动粘度和密度与温度的关系,进而建立液体动力粘度与温度的关系,为毛细管粘性液体的流速控制提供准确的流速温度关系模型。路阳[7]研究了粘性液体在毛细管中运动时流速与管子结构和动力粘度的关系,但未探索温度对流速的具体影响;周宏志[8]通过实验得出原油的动力粘度与温度的数据,采用计算机技术拟合出粘温系数,从而得出更加准确的粘温模型;李兴虎等[9]研究了温度和压力对润滑油运动粘度的影响,给出了运动粘度与温度的经验表达式,并且表明常压下,压强对润滑油的运动粘度的影响可以忽略不计;……
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