什么是非牛顿流体 非牛顿流体的原理 【建筑工程类独家文档首发】

非牛顿流体究竟是什么 一种不符合牛顿黏性实验定律的流体，它的剪应力与剪切应变率并非呈现线性关联。这类流体在日常生活、工业制造以及自然界中普遍存在。当前定义下的非牛顿流体，涵盖了绝大多数生物体内的流体。人体内的血液、淋巴液、囊液等不同种类的液体，以及类似细胞质的“半流体”物质，均归类为非牛顿流体。非牛顿流体在日常生活中、工业生产以及自然界中普遍存在。当前对非牛顿流体的定义涵盖了绝大多数生物体内的流体。人体的血液、淋巴液、囊液等多种液体，还有像细胞质那样的“半流体”，都属于非牛顿流体类别。高分子聚合物的浓液态混合物以及悬浮液态混合物等，通常表现出非牛顿流体的特性。聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶的溶液形态、各种工程塑料的熔融状态、化纤的溶液形态等，均属于非牛顿流体类别。石油、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏、家蚕丝溶液再生、钻井用的洗井液和完井液、磁浆、部分感光材料涂液、泡沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也属于非牛顿流体。食品制造业里的番茄汁、淀粉溶液、蛋白液、苹果浆、高浓度糖溶液、酱油、果酱、乳脂、海藻胶、马铃薯浆、融化的可可、面团、米粉块，还有鱼浆、肉浆等类糜状食品物料开元ky888棋牌官网版，同样属于非牛顿流体。非牛顿流体具有射流膨胀特性，这种现象也称作 Barus 效应或 Merrington 效应，如图 1 所示,奶酪射流在出口处会出现膨胀,当非牛顿流体从大容器经毛细管流出时，其射流直径会超过毛细管直径,射流直径与毛细管直径的比值被称为模片膨胀率，或者叫挤出物膨胀比牛顿流体受雷诺数影响开yun体育官网入口登录app，该数值介于0.88至1.12之间。高分子熔体或浓溶液的雷诺数则高得多，有时会超过10。通常情况下，片材膨胀程度取决于流动速度和毛细管长度。片材膨胀效应在模具设计方面具有关键作用。当聚合物熔体从矩形截面管口流出时，长边方向的膨胀要比短边方向更明显。管状物横截面最长的那条边中间部分最为突出，所以，假如希望制造出的物件横截面呈现方形，模具的轮廓不能设计成方形，而必须使四边都向内凹陷才行。长杆现象，称作 Weissenberg 现象，如图 2 所示，图 2 展示了非牛顿流体出现的长杆现象，在右侧，1944 年 Weissenberg 在英国伦敦帝国学院，进行了一次引人注目的演示，他使用了一个装有黏弹性液体，属于非牛顿流体类型的容器，在其中，他旋转一根实验用的杆子牛顿流体受离心力影响，表面会形成下凹形态；黏弹性流体则表现出相反趋势，向容器中心汇聚，沿着杆体向上攀爬，表面呈现凸起状态，即便在实验杆转速较慢的情况下，这种现象依然能够被观察到。在混合器构造过程中，必须将这种攀爬效应纳入考量范围。同样开yunapp体育官网入口下载手机版，在非牛顿流体输送泵的设计环节，也应当关注并运用这一效应。没有管子吸或开口虹吸，参见图3，开口虹吸对牛顿流体而言，在虹吸测试中，倘若将虹吸管从液面提起，虹吸作用即刻中断，然而对于高分子液体，诸如聚异丁烯的汽油混合物和百分之一的 POX水溶液，亦或是聚醣在水中的微弱凝胶体系，都极容易实施无管虹吸演示。提起管子，管内液体却依然从容器中流出，持续进入管中，即便管子已脱离液体。无需虹吸管，只需微微倾斜盛满液体的烧杯，液体便会开始往下淌，这个过程不会停止，直至烧杯中的液体全部流尽。这种无需管道也能持续吸液的现象，正是合成纤维能够被纺织的基础条件。湍流减阻现象，如图4所示，4在相同动力驱动下，消防水龙头喷出的非牛顿流体展现出独特效果，4这种现象属于湍流减阻。人们发现，4向牛顿流体中掺入微量聚合物，4在特定流速条件下，4其压差会明显下降。4湍流问题，4一直是理论物理和流体力学领域亟待攻克的难题。可是当少量高分子物质掺入牛顿流体时，却产生了阻力降低的现象。有研究指出：掺入高分子物质后，爆发出周期变长了，推测是分子长链在起作用。尽管湍流阻力减弱的机理尚未完全阐明，但已有相当广泛的实践。比如在消防用水里加入少量聚乙二醇，能让消防栓喷出的水柱提升两倍多。添加高分子化合物成分，有助于调节空穴现象的形成及其损害效果。非牛顿体除了具备前述几种引人注目的特性外，还拥有其他一些备受关注的非凡表现，例如可被拉成丝线（能够延伸成非常细的丝状，可见“春蚕吐丝结网”的意象）