Трение потока масла о металл

[oleg777]

Ничего не понимаю в свойствах жидкостей, поэтому у меня следующий вопрос.

Есть 2 быстро вращающихся металлических цилиндра (один в другом), жестко связанных между собой, полость между ними заполнена эмульсией вода + масло. Из-за вращения более тяжелая вода притягивается к стенке внешнего цилиндра. Масло группируется у стенки внутреннего.

Какая из этих жидкостей создает большее трение на единицу площади, более вязкое масло или менее вязкая вода? Собственно, я не знаю, определяется ли трение жидкости о металл ее вязкостью, или все не так просто?

P.S. Я написал про цилиндры для полноты картины, вопрос только про то, от чего зависит трение жидкости о твердое тело. Что-то не верится, что масло будет "тереться" сильнее, чем вода.

[Батороев]

oleg777 в сообщении #1328887 писал(а):

Собственно, я не знаю, определяется ли трение жидкости о металл ее вязкостью, или все не так просто?

Немаловажно, способна ли жидкость смачивать поверхность хотя бы одного из материалов для образования разделительной пленки. В противном случае трение будет "металл об металл".

[Degen1103]

Да нет, насколько можно понять, речь идёт о течении в зазоре, т.к. цилиндры жёстко связаны.
Естественно, чем больше вязкость - тем больше и сила трения на единицу площади омываемой поверхности при равной скорости жидкости.
Но что именно имел в виду автор, что там куда течёт?...

[realeugene]

oleg777 в сообщении #1328887 писал(а):

Какая из этих жидкостей создает большее трение на единицу площади, более вязкое масло или менее вязкая вода?

Если между вашими цилиндрами два слоя различных жидкостей в тонком зазоре, то модуль силы трения, оказываемый жидкостями на цилиндры, одинаков вне зависимости от жидкостей ввиду законов Ньютона. Равно, если там слои воды и воздуха.

Вязкости (динамическая и кинематическая) у масел обычно гораздо больше, чем у воды.

[oleg777]

Degen1103 в сообщении #1329069 писал(а):

Но что именно имел в виду автор, что там куда течёт?...

Спасибо!

Имеется в виду, что из-за инерции жидкости текут в сторону, противоположную направлению вращения цилиндров.

-- Пт июл 27, 2018 19:31:20 --

realeugene в сообщении #1329085 писал(а):

Если между вашими цилиндрами два слоя различных жидкостей в тонком зазоре, то модуль силы трения, оказываемый жидкостями на цилиндры, одинаков вне зависимости от жидкостей ввиду законов Ньютона. Равно, если там слои воды и воздуха.

А можно поподробнее, при чем тут законы Ньютона?

[Degen1103]

Имеется в виду закон Ньютона для вязкой жидкости.
Вы, пжл, не усложняйте, а для разберитесь с течениями Пуазейля и Куэтта.

В стационарном режиме жидкость расслоится и будет вращаться как твёрдое тело вместе с цилиндрами и никакого трения там не будет. Нестационарный процесс ускорения и сепарации/расслоения эмульсии при внезапном начале вращения весьма сложен.

[realeugene]

oleg777 в сообщении #1329173 писал(а):

можно поподробнее, при чем тут законы Ньютона?

Рассмотрите небольшую площадку на границе между жидкостями. Сила, с которой первая жидкость тащит через эту площадку вторую жидкость, равна по величине и направлена противоположно силе, с которой вторая жидкость тащит первую. Это есть третий закон Ньютона.

Рассмотрите одну из жидкостей, находящуюся на небольшом участке между цилиндром и второй жидкостью. В одну сторону её тащит цилиндр, в другую - вторая жидкость. Плюс ещё центростремительная стила, так как этот участок крутится по окружности. $\Sigma \vec F = m \vec a$ - второй закон Ньютона в чистом виде. Массой этой жидкости можно пренебречь, как и центростремительной силой в сумме. Остаётся утверждение, что сумма силы, действующей на этот участок со стороны цилиндра и со стороны второй жидкости равна нулю. То есть, сила , с которой первая жидкость тащит вторую, равна силе, с которой цилиндр тащит первую жидкость. И т. д.: вторая жидкость тащит второй цилиндр с такой же силой.

[Theoristos]

... но при наличии двух слоев с различной вязкостью могут быть забавные ньюансы. Вплоть до нахождения течения как минимального в смысле диссипации энергии.

А так - можно погуглить "течение Куэтта", а при бОльших скоростях - таки и вкусности типа "неустойчивости Тейлора" и "течения Куэтта-Тейлора".