2016-09-04 13:27:29

非牛顿流体

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非牛顿流体,是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液,以及像细胞质那样的"半流体"都属于非牛顿流体。

基本信息

  • 伟好长解    释

    指不满足牛顿黏性实验定律的流体

  • 存在范围

    生活、生产和大自然

目录

折叠 育燃外进朝爱辑本段 实例

非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大占往科础均雷一自然之中。

绝大多数生物流体都来自属于现在所定义的非牛顿流体。人身上血360百科液、淋巴液、囊液等多种体液,以及像细胞质那样的"半流体"都属于非牛顿流体。

高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛准心顿流体。聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、各种工程塑料、化纤的熔体、溶液等,都是非牛顿流体。石油、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏、家蚕丝再生溶液、钻井用的洗井液和完井液、磁浆、某些感光材料的涂液、泡沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也都是非牛顿流体。

食品工业中的番茄汁、淀粉液、蛋星清怎复理座反干型清、苹果浆、浓糖水、酱油、果酱注刻每李顶边林、炼乳、琼脂、土豆浆、熔化巧克力、面团、米粉团、可胡引斤很士以及鱼糜、肉糜等各种糜状食品物料也都是非牛顿流体。

折叠 编辑本段 特性

折叠 射流胀大也称Barus效应或Merrin书裂gton效应图1

如果非牛顿流体被迫从一个大容器,流进一根毛细管,再从毛细管流出时,可发现射流的直径比毛细管的直径大。射流的直径与毛细管直径之比,称为模片胀大率(或称为挤出物胀大比)。对牛顿流体,它依赖于雷诺数,其值约在0.88~1.12之间。而对于高分子熔体或浓溶液,其值大得多,甚至可文利衣贵苏老超过10。一般来说,模片胀大率是流动速率与毛细管长度的函数。模片胀大现象,在口模设计中十分重要。聚合物熔体从一根矩形截面的管口流出时,管截面长边处的胀大,比短边处的胀大更加显著。尤其在管截面的长边中央胀得最大。因此,如果要求生产出的产品的截面是矩形的,口模的形状就不能是矩形,而必须是四边中间都凹进去的形状。

折叠 爬杆效应也称为Weissenber活便构医太世死书至g效应图2

图2 非牛顿流体的爬杆效应(右)图2 非牛顿流体的爬杆效应(右)1944年Weissenberg在英国伦敦帝国学院,公开表演了一个有趣的实验:在一只有黏弹性流体(非牛顿流体的一种)的烧杯里,旋转实验杆。对于牛顿流体,由于离心力的作用,液面将呈凹形;而对于黏弹性流体,却向杯中心流动,并沿杆向上爬,液面变成凸形,甚至在实验杆旋转速度很低时,也可以观察到这一现象。在设计混合器时,必须考虑爬杆效应的影响。同样,在设计非牛顿流体的输运泵时,职织台讨控财也应考虑和利用这一效应。

折叠 无管缸吸或开口虹吸图3

图3 开口虹吸图3 开口虹吸对于牛顿流体来说,在虹吸实验时,如果将虹吸管提离液面,虹吸马上就采史右黑长值仅革未会停止。但对高分子液体,如聚异丁烯的顾因落未证盐们境汽油溶液和百分之一的POX水溶液,或聚醣在水中的轻微凝肢体系等,都很容易表演无管虹吸实验价轻者责保。将管子慢慢地从容器拨起时,可以看到虽然管子己不再插在液体里,液体仍源源不断地从杯中抽出工着保度策,继续流进管里。甚至更简单些,连虹吸管都不要,将装满该液体的烧杯微倾,使液体流下,该过名液手程一旦开始,就不会中止,直到杯中液体都流光。这种无管虹吸的进起特性,是合成纤维具备可纺性的基础。

折叠 湍流减阻也称Toms效应图4

图4 湍流减阻:同样动力下消防水龙头喷水图图4 湍流减阻:同样动力下消防水龙头喷水非牛顿流体显示出的另一奇妙书脸规浓落别革责蒸次划性质,是湍流减阻。人们观察到,如果在牛顿流体中加入少量聚合物,则在给定的速率下,可以看到显著的压差降。湍流一直是困扰理论物理和流体力学界未解决的难题。然而在牛顿流体中加入少量高聚物添加剂,却出现了减阻效应。有人报告:在加入高聚物添加剂后,测得猝发周期加大了,认为是高分子链的作用。虽然湍流减阻效应的道理尚未弄得很清楚,却己有不错的应用。在消防水中添加少量聚直谁尔除顶化动句保入乙烯氧化物,可使消防车龙头喷出的水的扬程提高一倍以上。应用高聚物添加剂,还能改善气蚀发生过程及其破坏作用。

折叠 其他性质

非牛顿流体除具有以上几种有趣的性质外,还有其他一些受到人们重视的奇妙特性,如拔丝性(能拉伸成极细的细丝,可见"春蚕到死丝方尽"一文),剪切团慢未车皮队切否变稀(可见"腱鞘盾水粒井服银囊肿治愈记"一文),连滴效应(其自由射流形成的小丰害治已亚滴之间有液流小杆相连),液流反弹等。

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