Вязкость

[Нумерация формул соответствует номерам глав, а не подглав]

Вязкость – это показатель сил внутреннего трения среды, которое противодействует любому динамическому изменению в движении флюида.

По определению, вязкость представляет собой силу сдвига на единицу площади, деленную на градиент скорости, т.е., другими словами, характеризует силу, необходимую для перемещения двух слоев флюида[1] с поверхностью S, находящихся на расстоянии dz друг от друга и движущихся относительно друг друга со скоростью dω. Поэтому размерность вязкости: или .

Динамический коэффициент вязкости, отнесенный к плотности вещества при тех же условиях, называется кинематическим коэффициентом вязкости и измеряется в .

Теория вязкости газов основывается на кинетической теории газов, которая, в отличие от теории вязкости жидкости, изучена и разработана достаточно подробно. Однако, при повышенных давлениях методы, основанные на теории вязкости, не дают удовлетворительной точности значений коэффициента динамической вязкости. Поэтому в инженерных расчетах эти методы практически не используются. Широкое распространение в математических расчетах получили графические и полуэмпирические методы, предполагающие незначительное влияние давления на значения коэффициентов вязкости. В большинстве случаев при выполнении гидравлических расчетов влиянием давления на величину значения динамической вязкости пренебрегают.

Для нахождения вязкости углеводородных газов, а также природных газовых смесей применяют принцип соответственных состояний. Теоретической основой данного принципа является то, что зависимости свойств различных веществ от безразмерных величин, называемых «приведенными параметрами», одинаковы. Отсюда следует, что когда приведенные параметры сравниваемых веществ равны, то и их свойства тоже равны. При определении приведенных параметров соответствующие размерные комплексы данного вещества (такие как, давление, температура и т.д.) относят к их значению в каком-либо характерном соответственном состоянии этого вещества (состоянии сравнения).

Ван-дер-Ваальсом было показано, что соответственное состояние веществ достигается в их критическом состоянии. Это явилось причиной того, что приведенные параметры определяют через критические постоянные вещества [8].

Для построения математической зависимости коэффициентов динамической вязкости от приведенных параметров вещества была использована двухпараметрическая форма принципа соответственных состояний. Теоретическое обоснование данной формы принципа соответственных состояний, называемой «классическая форма», было дано Питцером и де Буром [ссылка].

Так как определение вязкости чистых веществ в критической точке осуществляется с большой погрешностью, состояние равновесия при построении зависимости было приведено к атмосферному давлению и текущей температуре: [9].

Существующие методики расчета вязкости газа, при давлениях близких к атмосферным, в большинстве случаев, базируются или на теории Чэпмена-Энскога, или на принципе соответственных состояний.