最近手上搞一个液压系统的小活儿,图纸上写的粘度要求把我整懵圈了。我得把这个单位弄明白,不然选错油,机器就得报废。于是我决定自己动手,把这些单位从头到尾扒拉一遍,彻底搞清楚,不然晚上都睡不着觉。
我翻箱倒柜,找出了那本积灰的《流体力学》。先从定义公式捋起:剪应力跟速度梯度成正比,那个比例系数就是动力粘度 $\eta$。单位是什么?我推导了一下,牛顿秒每平方米 $(\text{N}\cdot\text{s}/\text{m}^2)$,这玩意儿就是帕斯卡秒 $(\text{Pa}\cdot\text{s})$。这是国际标准单位,没毛病,但实战中很少看到单独用这个的,记起来也麻烦。
我又去翻了几个标准手册,发现工程师们最爱用 CGS 制的单位:泊 $(\text{Poise},\text{P})$。泊这个单位太老了,但好在它有个小弟叫厘泊 $(\text{Centipoise},\text{cP})$,这个最常用,因为水的粘度在 $20^\circ\text{C}$ 左右差不多就是 $1 \text{ cP}$,好记!我赶紧记下它们之间的换算关系:
这下心里踏实多了,以后再看到 $\text{cP}$ 就知道怎么往 $\text{Pa}\cdot\text{s}$ 换算了。

正当我以为大功告成时,图纸上又蹦出来一个 $\text{cSt}$!这又是什么鬼?我猛地想起来,还有个“运动粘度” $\nu$ 没算!运动粘度是动力粘度除以密度 $\rho$。单位也变了,国际单位是平方米每秒 $(\text{m}^2/\text{s})$。太抽象。
我接着查,对应的 CGS 单位是斯托克斯 $(\text{Stoke},\text{St})$ 和厘斯托克斯 $(\text{Centistoke},\text{cSt})$。这个 $\text{cSt}$ 就是运动粘度的常用单位!我立刻把换算关系也整理好:
这下我彻底把这堆乱七八糟的单位理顺了,再看到 $\text{cP}$ 和 $\text{cSt}$ 就能马上反应过来一个是动力粘度,一个是运动粘度,绝对不会再搞混。
外行人可能觉得,这不就是查查手册的事儿吗?但这里头有大坑。我为啥这么执着,非得亲手推导一遍?

去年我看上一台二手的进口设备,价格很诱人,卖家说保养得很我过去看的时候,卖家信誓旦旦地指着保养记录说,一直用的是 $150 \text{ cP}$ 的专用油,粘度标准得很。我当时没多想,觉得 $150 \text{ cP}$ 嘛中规中矩。
设备买回来,我准备换油。打电话给一个做液压油的朋友,问了问 $150 \text{ cP}$ 的油。结果朋友一听就笑了,说:“老哥,你那设备要看密度的, $150 \text{ cP}$ 是动力粘度,你得用运动粘度单位 $\text{cSt}$ 来选油。如果这油密度接近 $0.9$,那你的运动粘度差不多是 $150 / 0.9 \approx 167 \text{ cSt}$。但是,一般液压油的常用标号,比如 $\text{ISO} \text{ VG} 46$ 或者 $68$,对应的 $40^\circ\text{C}$ 运动粘度是 $46 \text{ cSt}$ 和 $68 \text{ cSt}$。”
我一听就傻眼了!那卖家是故意的!他用一个数字更大的动力粘度单位 $\text{cP}$ 来忽悠我,让我以为他用的油粘度很高很耐用,但实际上,他可能一直加的是粘度过高的油,导致设备磨损。我赶紧回去查这台机器的原厂手册,果然,要求的是 $68 \text{ cSt}$ 左右的油。
我一拍大腿,气得不行,差点让这套单位给我挖个坑埋了。如果我不自己重新学一遍,把 $\text{cP}$ 和 $\text{cSt}$ 的区别,以及 $\text{Pa}\cdot\text{s}$ 的换算关系彻底弄明白,下次说不定又被人忽悠瘸了。我今天才把这个实践笔记写下来,以后再有人想用单位来蒙我,那可就没门儿了!