非牛顿流体(3)

非牛顿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。

高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体。

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、蛋清、苹果浆、浓糖水、酱油、果酱、炼乳、琼脂、土豆浆、熔化巧克力、面团、米粉团、以及鱼糜、肉糜等各种糜状食品物料也都是非牛顿流体。

非牛顿流体的分类非时变性非牛顿流体一、"膨胀性流体"或"胀塑性流体它是一种"吃软不吃硬"的流体，表现为流体的粘度随剪切速率的增大而增大。

比如常见的淀粉＋水，口香糖等。

二、"假塑性流体"表现为流体的粘度随剪切速率的增大而减小。

许多高分子熔体或者溶液都属于假塑性流体。

这一类流体生活中十分常见，但是不易被提起。

比如北方人吃火锅常吃的麻酱，吃炸鸡时候的番茄酱，早上喝的酸奶，洗澡用的沐浴露等等，都是假塑性流体。

三、"宾汉流体"它具有一定的"屈服应力"。

此处的"屈服应力"指的是使流体产生大于0的剪切速率所需要的最小剪切应力。

简单的来说，就是当你以一个较小的剪切力作用流体时流体不会表现出流动性，只有超过了某一个应力值，流体才会表现出流动性。

生活中最为典型的例子就是牙膏。

挤牙膏挤牙膏，牙膏不挤是不会自己出来的。

时变性非牛顿流体一、“触变性流体”这一类流体在恒定的剪切应力和剪切速率作用下，其粘度会随着剪切应力作用时间改变，时间持续越长，粘度越小。

化工原理流体知识点总结一、流体的基本性质1. 流体的定义流体是指在受到作用力的情况下，能够流动的物质，包括液体和气体。

2. 流体的分类（1）牛顿流体：满足牛顿流体定律的流体，即剪切应力与剪切速率成正比。

（2）非牛顿流体：不满足牛顿流体定律的流体，如塑料、胶体等。

3. 流体的性质（1）密度：单位体积流体的质量，通常用ρ表示，单位kg/m³。

（2）粘度：流体流动时的内部摩擦阻力，通常用η表示，单位Pa·s或mPa·s。

（3）表观黏度：流体在管道中流动时表现出的粘度，通常用μ表示，单位Pa·s或mPa·s。

（4）流变性：流体在外力作用下的形变特性，包括剪切流变和延伸流变。

4. 流体的运动（1）层流：流体呈层状流动，流线平行且不交叉。

（2）湍流：流体呈旋涡形式混合流动，流线交叉且无规律。

二、流态力学1. 流体静压（1）静压力：流体在容器中受到的压力，通常用P表示，单位Pa。

（2）流体的压强：P = ρgh，其中ρ为流体密度，g为重力加速度，h为液面高度。

（3）帕斯卡定律：在静止流体中，内部任意一点的压力均相等。

2. 流体动压（1）动压力：流体在流动状态下受到的压力。

（2）动压公式：P = 0.5ρv²，其中ρ为流体密度，v为流体的流速。

3. 流体的质量守恒（1）连续方程：描述流体在流动中的质量守恒关系。

（2）连续方程公式：ρ1A1v1 = ρ2A2v2，其中ρ为流体密度，A为管道横截面积，v为流速。

4. 流体的动量守恒（1）牛顿第二定律：描述流体在流动中的动量守恒关系。

（2）牛顿第二定律公式：F = ρQ(v2 - v1)，其中F为管道上流体受到的合力，Q为流体流量，v为流速。

三、流体的运动1. 流体的流动类型（1）层流：小阻力、流速较慢。

（2）湍流：大阻力、流速较快。

2. 流体的流动参数（1）雷诺数：描述流体流动状态的无量纲参数，Re = ρvD/η，其中D为管道直径。

非牛顿型流体名词解释非牛顿型流体又称非牛顿流体是指流体中存在某些非牛顿流体的性质，使其黏度小于牛顿流体。

在油气井的生产过程中，经常遇到由于高温高压造成的大量低渗透率的油层或渗透率很小的油藏，在进行井下作业过程中需要借助于特殊钻头将井筒内钻屑清理干净以便实现油井生产，在此过程中可能会遇到油水界面过渡带和完井液堵塞造成井眼坍塌的情况，因此需要研究这两种情况对油气井影响的机理及解决办法，而低渗透率油藏一般具有较强的不稳定性，同时伴随着地应力和地层损伤效应，这些因素使得该类油藏具备了“黏弹性”，导致了该类油藏具有非牛顿流体的性质，即较低的黏度。

流体类型：黏性流体、高分子溶液、胶体等。

黏度：液体或气体在流动时所表现出的一种特性，用于描述液体或气体的一些性质。

若液体在固体中运动的难易程度叫做流动性，若气体或液体在空气中运动的难易程度叫做流动状态，若粘滞性是描述流体在运动时内部阻力的一种特性，那么他们的数值都是相等的，用a表示。

粘度是测定液体或气体粘滞性的物理量，指流体抵抗流动的能力。

在静止流体中测定，称为运动粘度；在流动流体中测定，称为动力粘度。

粘度是液体或固体内部各微粒间的内摩擦或分子间的吸引力，这种内摩擦或分子间的吸引力就是粘滞力，它使流体层之间或固体层之间产生相对运动。

黏度可分为动力粘度、运动粘度、相对粘度和条件粘度等，其中以运动粘度为最常用。

测量仪器：常用的粘度测量仪器有毛细管粘度计、蠕动泵粘度计和旋转粘度计。

21世纪是一个信息化的时代，人们利用网络进行交流已成为日常生活的主要方式，人们可以在网上与他人进行文字、图片、语音等多种形式的交流，但是人们并没有意识到其实交流也可以是另外一种形式——视频。

视频即是把图像、声音、文字等组合成视频文件。

在网上通过视频软件就可以看到自己想要观看的东西，视频广泛地应用于各个领域，如医疗诊断、教育培训、金融、旅游等。

视频技术还包括文件传输协议的定义、格式和视频的编码标准。

姓名：高墨尧学号：20150614 专业：农业机械化非牛顿流体的分类根据非牛顿流体的粘度函数是否和剪切时间有关，可以把非牛顿流体分成两大类：非时变性非牛顿流体和时变性非牛顿流体。

1、非时变性非牛顿流体这类流体的切应力仅与剪切速率有关，即粘度函数仅与应变速率或（切应力）有关，而与时间无关。

非时变性非牛顿流体主要包括：假塑性流体：粘度随剪切速率的增大而降低。

特点：（1）在直角坐标系中，其流变曲线为凹向剪切速率轴的且通过原点的一条曲线。

（2）和是一一对应的，即受力就有流动，但与的变化关系不成比例（即不符合牛顿流体内摩擦定律，故为非牛顿流体）。

随着的增加，的增加率逐渐降低。

胀塑性流体：粘度随剪切速率的增大而增大。

特点：（1）在直角坐标系中，膨肿性流体的流变曲线为通过坐标原点且凹向剪切应力轴的曲线，如图所示。

（2）一受力就有流动，但剪切应力与剪切速率的不成比例，随着剪切速率的增大，剪切应力的增加速率越来越大，即随着剪切速率的增大，流体的表观粘度增大，这种特性被称为剪切增稠性。

因此，膨肿性流体具有剪切增稠性。

宾汉流体：理想粘塑性流体,存在一定程度的屈服应力。

特点：（1）流变曲线如图所示，为一条直线，但直线不通过坐标原点，而是与剪处相交。

切应力轴在B（2）当对流体施加的外力< B 时，宾汉姆流体并不产生流动，体积只产生有限的变形，时，体系才产生流动。

且流动后流只有当>B体具有剪切稀释性。

B 是使体系产生流动所需要的最小剪切应力，即使流体产生大于0 的剪切速率所需要的最小剪切应力，称之为屈服值。

屈服值的大小是体系所形成的空间网络结构的性质所决定的。

凡是具有屈服值的流体均称为塑性流体，外力克服其屈服值而产生的流动称为塑性流动。

2、时变性非牛顿流体这类流体的粘度函数不仅与应变速率有关,而且还与剪切持续时间有关。

大致可分为两类：触变性和流凝性流体：随着切应力作用时间的延长，表观粘度越来越小的流体叫做触变性流体随着切应力作用时间的延长，表观粘度越来越大的流体叫做流凝性流体，这种流体在实际中非常少见。

一、单项选择(50小题,共100分)(1)理想液体是（）A、没有切应力又不变形的液体；B、没有切应力但可变形的一种假想液体；C、切应力与剪切变形率成直线关系的液体；D、有切应力而不变形的液体。

(2)已知某液体的体积变化率，则其密度变化率＝。

A、1.0%B、-1.0%C、0.1% D、-0.1％(3)图示四个容器内的水深均为H，则容器底面静水压强最大的是 ( )A、 a ;B、b ; C、c ;D、 d 。

(4)静止流体_________剪切应力。

A、可以承受B、能承受很小C、不能承受D、具有粘性时可以承受(5)图示容器中有两种液体，密度2ρ > 1 ρ，则 A、B 两测压管中的液面必为______A、 B 管高于 A 管；B、 A 管高于 B 管；C、 AB 两管同高。

(6)1个工程大气压等于A、B、 C、 D、(7)重力作用下的流体静力学基本方程为 =A、C(x，y，z)B、C(y，z)C、C(z)D、C(0)(8)金属测压计的读数为A、绝对压强B、相对压强C、当地大气压D、(9)如图所示，4个开口盛水容器的底面积A和盛水高度h均分别相同，但由于其形状不同，故4个盛水容器所盛水量却各不相同。

试问作用在各容器底面上的静水总压力大小关系为A、 B、C、 D、(10)图所示一矩形闸门，已知a及h，若欲使闸门自动打开，则A、 B、 C、D、(11)图所示一充满水的球形容器，球顶点处的压强等于当地大气压，如过球心的水平面将其剖分，则作用在上下半球面上的静水总压力之比A、1/5B、2/5C、3/5D、4/5(12)图中沿斜面上A点的静水压强为p n，则A点水平和铅直方向的静水压强分别为p x＝p n cosα和p y＝p n sinα。

()(13)静水压强仅是由质量力引起的。

()(14)同一种液体的同一水平面都是等压面。

()(15)图示矩形翻板闸门AB的转轴位于形心O处，当水位超过门顶A点时，闸门即自动倾斜。

4． 非牛顿型流体的分类非牛顿型流体是一大类实际流体的统称。

一般地说，凡流动性能不能用方程（2-2）来描述的流体，统称为非牛顿型流体。

在高分子液体范畴内，可以粗略地把非牛顿型流体分为：纯粘性流体，但流动中粘度会发生变化，如某些涂料、油漆、食品等。

粘弹性流体，大多数高分子熔体、高分子溶液是典型的粘弹性流体，而且是非线性粘弹性流体。

一些生物材料，如细胞液，蛋清等也同属此类。

流动性质有时间依赖性的流体。

如触变性流体，震凝性流体。

4． 1 Bingham 塑性体Bingham体的可塑性质。

只有当外界施加的应力超过屈服应力y σ，物体才能流动。

流动方程为：⎩⎨⎧≥-<=y y yσσησσσσγ/)(0 （2-74）说明：有些Bingham 塑性体，在外应力超过y σ开始流动后，遵循Newton 粘度定律，流动方程为：γησσ p y += （2-75） 称为普通Bingham 流体，p η为塑性粘度。

有些Bingham 塑性体，开始流动后，并不遵循Newton 粘度定律，其剪切粘度随剪切速率发生变化，这类材料称为非线性Bingham 流体。

特殊地，若流动规律遵从幂律，方程为n y K γσσ += （2-76） 则称这类材料为Herschel-Bulkley 流体。

图2-16 Bingham 流体的流动曲线牙膏、油漆是典型Bingham 塑性体。

油漆在涂刷过程中，要求涂刷时粘度要小，停止涂刷时要“站得住”，不出现流挂。

因此要求其屈服应力大到足以克服重力对流动的影响。

润滑油、石油钻探用泥浆，某些高分子填充体系如碳黑混炼橡胶，碳酸钙填充聚乙烯、聚丙烯等也属于或近似属于Bingham 流体。

填充高分子体系出现屈服现象的原因可归结为，当填料份数足够高时，填料在体系内形成某种三维结构。

如CaCO 3形成堆砌结构，而碳黑则因与橡胶大分子链间有强烈物理交换作用，形成类交联网络结构。

这些结构具有一定强度，在低外力下是稳定的，外部作用力只有大到能够破坏这些结构时，物料才能流动。

非牛顿流体做法
非牛顿流体做法简介
1. 什么是非牛顿流体？
非牛顿流体是指不能用牛顿定律来解释其力学特性的流体。

非牛顿流体特性有时考虑流体中的粘性效应，而不是单纯的惯性系数。

它们的流速与变形率的关系受流体的物性因素的影响，其粘性不允许流体有特定的闭合形态，也就是说，流体总是会出现卷曲变形的现象。

2. 非牛顿流体的特性
非牛顿流体的特性有：
（1）粘性特性：流体中存在粘性，粘性主要取决于流体的质量流失和运动循环，这意味着非牛顿流体处于任何静止状态下都会受到外部力的影响而运动。

（2）非线性性质：运动学特性与变形率之间存在非线性关系，也就是说，流体速度与压力之间存在非线性关系，这种关系会随着变形率的变化而变化。

（3）多抗压性：非牛顿流体因其非线性的特性，而有着不同的流动抗力，这些抗力会随着流体的变形率和速度的变化而变化。

3. 非牛顿流体的应用
非牛顿流体的应用在工程中十分广泛，例如：
（1）液压机械：液压机械在一定压力范围内会发生变形，其流体运动受到非牛顿流体特性的影响。

（2）有限元分析：有限元法中所用到的迎风面力学受到非牛顿流体的影响，因此在该领域应用非牛顿流体分析也很常见。

（3）射流工具：受到粘性的影响，微小的推进器会出现复杂的变形，典型的例子有喷射气流、气流喷射和热气喷射工具，它们都要求用非牛顿流体进行分析。

总之，非牛顿流体以其复杂多变的特性，在工程应用中得到了较广泛的应用，可以有助于更好地理解流体运动特性，从而提高工程设计能力。