斯托克斯定律计算器

斯托克斯定律描述小球在牛顿流体中缓慢运动时受到的黏性阻力。阻力等于六倍圆周率乘以动力黏度、球半径和相对速度。当密度较大的颗粒以终端速度沉降时，向下的重力与向上的浮力及黏性阻力达到平衡。由此可得，终端速度等于二乘以半径平方、密度差和重力加速度，再除以九倍动力黏度。 本计算器假设颗粒为刚性、光滑、孤立的球体，流体静止且无边界。采用的标准重力加速度为每二次方秒 9.80665 米。半径以平方形式影响结果，因此其他性质不变时，半径加倍会使预测沉降速度变为四倍。密度差越大，沉降越快；黏度越高，沉降越慢。颗粒若比流体密度小，则会上浮而非沉降；此界面专注于向下沉降，因此要求颗粒密度大于流体密度。 斯托克斯公式适用于蠕动流，即惯性相对于黏性力可以忽略的流动状态。雷诺数是重要的判断依据。本计算器用流体密度、球直径、终端速度及黏度计算雷诺数。远小于一的数值支持该假设；接近或超过一时，可能需要考虑惯性修正。第一个示例特意展示了超出严格蠕动流范围的结果，提醒使用者在采用速度前先检查雷诺数。 附近壁面、相邻颗粒、非球形形状、湍流、流体运动、滑移、浓度效应及非牛顿行为都可能改变沉降。极小颗粒还可能受布朗运动影响，而液滴和气泡内部可出现循环，需要采用其他阻力关系式。斯托克斯沉降广泛用于沉降分析、粒径测定、离心理论、气溶胶、选矿及环境输运。请使用实际温度下测得的黏度，因为液体黏度可能随温度显著变化。实验中应留出足够距离使颗粒达到终端运动，并考虑容器壁面修正。将结果视为初步估算；若假设不成立或雷诺数不符合要求，应选用更通用的阻力关联式。