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非牛顿流体的特征与应用作者：张雄喆来源：《中国新通信》 2018年第7期一、非牛顿流体的概念水、乙醇等大多数纯液体、低分子溶液和低速流动的气体等为牛顿流体，牛顿流体是指满足牛顿粘性定理的液体，剪应力和剪切应变率成正比，粘度为常数。
非牛顿流体的剪应力与剪切应变率之间不呈线性关系，或者说粘度不是常数的流体。
生活中存在大量的非牛顿流体。
如（1）蛋清、淀粉液、、酱油、果酱、炼乳、熔化的巧克力等食物属于非牛顿流体；（2）人的体液，如血液、淋巴液、囊液等，以及类似细胞质的“半流体”属于非牛顿流体；（3）高分子聚合物的浓溶液和悬浮液一般是非牛顿流体，如PE、PVC、涤纶、各种工程塑料、橡胶溶液、化纤的熔体、溶液等，以及石油、纸浆、油漆、油墨、牙膏、泥石流等也都属于非牛顿流体。
不同类型的非牛顿流体在剪切应变速率的变化下会表现出不同的流变特性，利用这些特性，非牛顿流体也被广泛应用于工业领域。
二、非牛顿流体的特性2.1 射流胀大（挤出胀大）和弹性回复效应（Barus 效应）射流，指流体从管口、孔口、狭缝射出，或靠机械推动，并同周围流体掺混的一股流体流动。
当非牛顿流体受到外力被迫从一个大容器进入一根毛细管并流出时，可以发现射流直径大于毛细管直径，射流直径比毛细管直径称为挤出物胀大比。
对于牛顿流体，挤出物胀大比取决于雷诺数（表征流体的湍动程度，无量纲数），其值在1 附近；而对于非牛顿流体，其值大得多，甚至可以超过10. 一般来说，挤出物胀大比和流动速率与毛细管长度有关。
当突然停止挤出，并剪断挤出物，挤出物会发生回缩，成为弹性回复效应。
射流胀大现象需要被考虑在口模设计的过程中。
2.2 爬杆效应（韦森堡效应）在一只装有非牛顿流体的烧杯里，旋转实验杆，如图所示：┃C:\Users\bookan\Desktop\ぉ早ぅ，クマさん～\40.jpg┃图1 爬杆效应对于牛顿流体，由于受到离心力，液面将呈现凹形，如图1.b；而对于非牛顿流体，却向杯中运动，并沿杆向上爬，液面呈凸形，如图1.a。
研究非牛顿流体与水流传输过程的研究随着工业和科技的发展，流体力学的研究越来越受到人们的关注。
非牛顿流体作为一类特殊的流体，其性质与牛顿流体明显不同，其在相关领域的应用也逐渐得到了重视。
本文将介绍非牛顿流体的基本性质以及其在水流传输过程中的研究现状。
一、非牛顿流体的基本性质非牛顿流体是指其剪切应力与剪切速率不符合牛顿流体的比例关系，因此它们具有一些独特的性质。
其中最常见的非牛顿流体是粘弹性流体和塑性流体。
粘弹性流体的流变学特性介于固体和液体之间，表现出粘度和弹性的双重特性。
在受到剪切应力的作用下，粘弹性流体会发生形变，但不会立即回复至原状，而是会有一定的时间延迟。
这类流体可被用于伸展、填缝和粘合等方面。
塑性流体则是在达到一定剪切应力阈值后才表现出流动性。
这类流体可用于固体加工、模具填充等领域，其中最典型的塑性流体就是塑料。
二、非牛顿流体的应用非牛顿流体在工业、化工、生物和医药等领域中有广泛的应用。
其中最常见的应用包括：1.油墨和涂料：非牛顿流体的高粘度和抗剪切性能使其成为制造油墨和涂料的理想材料。
2.食品：非牛顿流体的变形和流动性能使其成为制造果酱、酸奶、卡脆饼干等食品的理想材料。
3.皮肤保养品：非牛顿流体的流变特性使其成为制造护肤品的理想材料。
4.药物：粘弹性流体能够维持药物在患处的稳定性，而塑性流体则可用于眼药水和鼻腔喷雾。
三、非牛顿流体在水流传输过程中的研究现状水流传输过程中，流体性质的变化对传输效果有着重要的影响，其中非牛顿流体的研究也取得了一定的进展。
1.微通道内的非牛顿流体流动行为通过微流体技术，研究者可以更直观地观察到非牛顿流体在小管道中的流动行为，以及其可视化的效果。
研究表明，填料微通道结构可以增加流体相互作用，改善流体混合性，进而促进反应过程的展开。
2.非牛顿流体在排水沟中的应用针对城市排水问题，研究者通过将非牛顿流体与水混合，制成耐水性能较好的聚合物，此聚合物可用于制造排水沟防渗涂料、绿化水景等工程中，以提高其抗渗透性、防漏性和装饰性，达到保护生态环境的效果。
非牛顿流体原理
非牛顿流体原理是指那些在外力作用下，其流动行为不遵循牛顿流体力学定律的物质。
与牛顿流体不同的是，非牛顿流体的粘度是随着应力变化而变化的，即其内部的粘滞力随剪切速率或剪切应力的不同而不同。
非牛顿流体可以分为剪切稀化流体和剪切增稠流体两种类型。
剪切稀化流体的粘度随着剪切应力的增加而减小。
这类流体的例子包括血液、果冻和塑料溶液等。
在剪切作用下，流体内部的微观结构会发生改变，使其粘度降低，流动性增强。
剪切增稠流体的粘度则随着剪切应力的增加而增加。
这类流体的例子包括淀粉水溶液、糊状物等。
在剪切作用下，流体内部的微观结构会形成或加强，使其粘度增大，流动性减弱。
非牛顿流体的存在和性质可以通过多种因素来解释，例如流体内部的多相结构、聚合物链的排列和交联等。
非牛顿流体的研究对于理解各种复杂的流体行为以及应用于各个工程领域具有重要意义。
总之，非牛顿流体的粘度随着剪切应力变化而变化，不符合牛顿流体的流动规律。
通过对非牛顿流体的研究，我们能够更好地理解和应用这些特殊的流体性质。
非牛顿流体教案非牛顿流体教案一、教学目标：1. 了解非牛顿流体的特点和应用。
2. 掌握非牛顿流体的分类及其基本性质。
3. 能够通过实验了解非牛顿流体的流变特性。
二、教学内容：1. 非牛顿流体的特点和应用。
2. 非牛顿流体的分类及其基本性质。
3. 非牛顿流体的流变特性实验。
三、教学过程：1. 引入非牛顿流体是一种普遍存在于自然界和工业生产中的流体，其流变特性与牛顿流体不同，具有很强的应用价值。
比如，化妆品、涂料、胶水、糊等很多物质都属于非牛顿流体，它们的性质和用途都与其流变特性有关。
今天我们就来学习一下非牛顿流体的基本特点和应用，以及如何通过实验了解其流变特性。
2. 非牛顿流体的分类及其基本性质非牛顿流体包括塑性流体、剪切稀释流体、剪切增稠流体等几种类型。
下面分别介绍它们的基本性质：（1）塑性流体塑性流体的流变特性类似于固体，当外力作用达到一定程度时才开始流动。
比如糨糊、腻子、油漆等。
当它们受到作用力时，一开始是不会流动的，而是保持原状。
但当外力超过一定的阈值时，它们就会突破这个限制，开始像液体一样流动了。
（2）剪切稀释流体剪切稀释流体的特点是在剪切中粘度会降低，比如血液、牙膏、某些润滑油等。
它们的黏度与剪切率的关系是非线性的，即随着剪切率的增大，黏度反而降低。
这与其分子结构、电荷等有关。
（3）剪切增稠流体剪切增稠流体的特点则是剪切力越大，其黏度也相应增大，比如胶凝土、淀粉浆等。
它们的粘度-剪切率关系是非线性的，液体变得更加粘稠。
3. 非牛顿流体的流变特性实验为了更好地理解非牛顿流体的流变特性，我们可以进行一些实验。
【实验一】糨糊实验实验材料：糨糊、塑料勺、盘子实验步骤：（1）在盘子中铺一层糨糊。
（2）用塑料勺将糨糊压平，再用勺子慢慢地提起糨糊。
（3）糨糊在受到外力时开始流动，但当不受力时会恢复原状。
【实验二】玉米淀粉浆实验实验材料：玉米淀粉、水、盐、塑料袋、手套实验步骤：（1）将玉米淀粉和水按一定比例混合起来，加入少量的盐搅拌均匀。
非牛顿流体的实验原理引言非牛顿流体是流体力学中的一类特殊材料，其粘度不仅依赖于流体的剪切应力，还依赖于剪切速率。
这种特殊的流体行为在实际应用中具有重要意义，如涂料、美容产品、食品加工等领域。
了解非牛顿流体的实验原理对于掌握和应用这类材料具有重要意义。
本文将介绍非牛顿流体的实验原理及其常用的实验方法。
实验原理非牛顿流体的定义和分类非牛顿流体是指其流变性质与牛顿流体不同的流体。
牛顿流体的粘度恒定，且剪切应力与剪切速率成正比。
而非牛顿流体的粘度与剪切应力或剪切速率之间存在非线性关系。
根据非牛顿流体的流变特性，可以将其分为两类：剪切稀释型和剪切增稠型。
剪切稀释型非牛顿流体在剪切过程中粘度减小，如乳液、悬浮液等。
剪切增稠型非牛顿流体在剪切过程中粘度增加，如巴斯德黏合剂、半固体混凝土等。
剪切流变学剪切流变学是研究非牛顿流体的变形和流动规律的学科。
在剪切流变学中，常用的流变学参数有剪切应力、剪切速率和粘度。
•剪切应力：剪切应力是单位面积上的切应力，表示流体由于受到剪切作用而产生的应力。
常用符号为τ。
•剪切速率：剪切速率是流体在单位时间内的变形速率，表示流体流动的快慢程度。
常用符号为γ̇。
•粘度：粘度是流体阻力的度量，表示流体流动抵抗外力的程度。
粘度的倒数称为流动度，常用符号为η。
流变学实验方法流变学实验是研究非牛顿流体流变性质的重要手段。
下面介绍两种常用的流变学实验方法。
剪切应力-剪切速率实验方法剪切应力-剪切速率实验是测量非牛顿流体粘度的常用方法，通过施加剪切应力和测量剪切速率来确定流体的流变性质。
实验步骤如下： 1. 准备实验样品，将非牛顿流体放入流变仪的测量槽中。
2. 调节流变仪的剪切应力，使其在一定范围内变化。
可以采用旋钮或电脑控制方式进行调节。
3. 测量剪切速率，可以通过流变仪自带的传感器得到剪切速率值。
4. 记录剪切应力和剪切速率的数据，并计算粘度值。
通过绘制剪切应力-剪切速率曲线（也称为流变曲线），可以观察非牛顿流体的流变性质，如剪切稀释型或剪切增稠型。
流变学简介粘度牛顿非牛顿流体性质流变学简介粘度牛顿非牛顿流体性质0004.1流变学的介绍Webster’s Dictionary定义流变学为“材料的流动与形变的研究，其中包含弹性，黏度，和塑性。
”在这章中，我们定义黏度为“流体分子的吸引力所引起的内在摩擦力，此摩擦力会抵抗流体的流动。
”你的Brookfield黏度计测量此摩擦力，然后作为研究流变学的工具。
此章的目的是要使你了解不同形式的流动行为以及使用Brookfield黏度计作为研究流变行为的仪器以帮助你处理任何真实流体的分析。
这项信息对于黏度计的使用者提供相当的帮助，特别是对于以黏度测量作为理论和学术方面探讨的研究者而言。
4.2黏度黏度是测量流体内在摩擦力的所获得的数值。
当某一层流体的移动会受到另一层流体移动的影响时，此摩擦力显得极为重要。
摩擦力愈大，我们就必须施予更大的力量以造成流体的移动，此力量即称为“剪切（shear）”。
剪切发生的条件为当流体发生物理性地移动或分散，如倾倒、散布、喷雾、混合等等。
高黏度的流体比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流体的流动。
牛顿以图4-1的模式来定义流体的黏度。
两不同平面但平行的流体，拥有相同的面积“A”，相隔距离“dx”，且以不同流速“V1”和“V2”往相同方向流动，牛顿假设保持此不同流速的力量正比于流体的相对速度或速度梯度，即：F/A ＝ηdv/dx其中η与材料性质有关，我们称为“黏度”。
速度梯度，dv/dx，为测量中间层的相对速度，其描述出液体所受到的剪切，我们将它称为“剪速（shear rate）”，以S表示；其单位为时间倒数（sec-1）。
F/A项代表了单位面积下，剪切所造成的合力，称为“剪力（shear stress）”，以F代表；其单位为“达因每平方厘米（dyne/cm2）”。
使用这些符号，黏度计可以下列数学式定义：η＝黏度＝F/S＝剪力/剪速黏度的基本单位为“泊（poise）”。
我们定义一材料在剪力为1达因每平方厘米、剪速为1 sec-1下的黏度为100 poise。
