速度梯度,又称为剪率,指
流体在两界面之间流动时,由于材料之间
摩擦力的存在,使流体内部与流体和界面接触处的流动速度发生差别,产生一个渐变的速度场。当流体流过固体时,在其交界面处,流体会以一层静止薄膜附着在固体上,因此固体上流体速度为零。随着离开固体表面的距离增加,流体速度逐渐增大,形成速度梯度。
速度梯度是理性力学中一个有关变形的时间的量,它定义为:式中速度梯度L是二阶
张量;
式中D和W为L的对称部分和反称部分,它们分别称为变形
速率张量和转动速率张量。写成分量形式则为:
在理性力学中,研究n阶错综度里夫林-埃里克森
流体 (见里夫林-埃里克森
张量)要用到n阶速度梯度的概念。把上面定义的速度梯度L看为一阶速度梯度,即
从物理上看,当流体在两界面之间流动时,由于材料之间
摩擦力的存在,使流体内部与流体和界面接触处的流动速度发生差别,产生一个渐变的速度场,即为速度梯度,或称剪切速率。
速度梯度的大小与
流体内部
分子结构、界面作用力及温度、速度等有关。当在流体中具有速度梯度时,流速大的流体具有加速与之接近的流速慢的流体的力(或流速小的流体具有减速与之接近的流速快的流体的力),即产生了黏性力,该力随速度梯度的加大而增大,而且流速不同的两流层接触面积越大这个力越大。