流體力學(xué)非牛頓流體力學(xué)

流體力學(xué)非牛頓流體力學(xué)第1頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)非牛頓流體的流變特性2/15第2頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)非牛頓流體的流變特性流體對(duì)機(jī)械作用的響應(yīng)不僅依據(jù)于這些守恒律，而且取決于該種流體的特性，這種響應(yīng)稱之為物質(zhì)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系人們花費(fèi)了大量精力研究精確描述流體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的本構(gòu)方程，但只得到了幾種具有近似意義的本構(gòu)方程。嚴(yán)格意義上，一種特定的本構(gòu)方程只適用于一種假設(shè)的模型化的流體。因此本構(gòu)關(guān)系的建立相當(dāng)于定義一種假設(shè)的流體模型，即用一種近似的方法描述某一特定流體的流變行為

3/15第3頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)非牛頓流體的流變特性_分類1.1無(wú)時(shí)間依存性的非牛頓流體1.2有時(shí)間依存性的非牛頓流體1.3粘彈性非牛頓流體1）純粘性非牛頓流體2）粘塑性非牛頓流體1）觸變性非牛頓流體2）振凝性非牛頓流體等剪切速率條件下剪切應(yīng)力隨剪切時(shí)間而增大流變特性對(duì)剪切速率變化的響應(yīng)是滯后的剪切速率超過(guò)一有限值后才流動(dòng),剪切力超過(guò)一個(gè)值時(shí)才有流動(dòng)剪切應(yīng)力只與剪切速率有關(guān),有剪切力就回有流動(dòng)剪切應(yīng)力同時(shí)依賴于剪切速率和變形程度具有與時(shí)間有關(guān)的非牛頓流體的全部流變性質(zhì)又具有部分彈性恢復(fù)效應(yīng)的物料的性質(zhì)4/15第4頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)非牛頓流體的流變特性_冪律1.1無(wú)時(shí)間依存性的非牛頓流體1）純粘性非牛頓流體K為稠度系數(shù)n為流動(dòng)指數(shù)n>,=,<1這兩個(gè)系數(shù)均與溫度有關(guān)

5/15第5頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.1無(wú)時(shí)間依存性的非牛頓流體第一節(jié)非牛頓流體的流變特性_賓漢2）粘塑性非牛頓流體石蠟、瀝青、某些鉆井液、漂浮在空中的灰塵懸浮體、下水道中排放的污液6/15第6頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)非牛頓流體的流變特性_其他3)低剪切速率下介于賓漢和冪律模型之間,綜合了賓漢模型和冪律模型特點(diǎn)卡森模型赫謝爾－巴克利模型羅伯遜－史蒂夫模型1.1無(wú)時(shí)間依存性的非牛頓流體7/15第7頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)非牛頓流體的流變特性_其他3)低剪切速率下介于賓漢和冪律模型之間,綜合了賓漢模型和冪律模型特點(diǎn)卡森模型赫謝爾－巴克利模型羅伯遜－史蒂夫模型卡森模型是兩參數(shù)模型，在油漆、涂料、塑料等領(lǐng)域有所應(yīng)用，在鉆井液中應(yīng)用較少1.1無(wú)時(shí)間依存性的非牛頓流體油漆、涂料、塑料等領(lǐng)域有所應(yīng)用，在鉆井液中應(yīng)用較少大部分鉆井液和某些原油為帶屈服值的擬塑性非牛頓流體其特點(diǎn)是與賓漢流體一樣具有屈服值，但當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服值時(shí)其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是非線性的羅伯遜－史蒂夫模型屬三參數(shù)模型，表達(dá)式繁瑣，實(shí)際使用得很少C為速度梯度修正值8/15第8頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)非牛頓流體的流變特性_分類1.1無(wú)時(shí)間依存性的非牛頓流體1.2有時(shí)間依存性的非牛頓流體1.3粘彈性非牛頓流體1）純粘性非牛頓流體2）粘塑性非牛頓流體1）觸變性非牛頓流體2）振凝性非牛頓流體(略)依時(shí)性非牛頓流體

對(duì)剪切速率變化的響應(yīng)是滯后的，由于流體結(jié)構(gòu)的變化極其緩慢，因此其變化過(guò)程不可逆。依賴于剪切速率和剪切過(guò)程的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定。粘彈性非牛頓流體

粘彈性流體是指剪切應(yīng)力同時(shí)依賴于剪切速率和變形程度的非牛頓流體。既具有與時(shí)間有關(guān)的非牛頓流體的全部流變性質(zhì)又具有部分彈性恢復(fù)效應(yīng)的物料的性質(zhì)9/15第9頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)擬塑性流體在圓管中的層流運(yùn)動(dòng)_解析解邊界條件，r=R處，V=0控制方程本夠關(guān)系10/15第10頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)擬塑性流體在圓管中的層流運(yùn)動(dòng)_解析解邊界條件，r=R處，V=0控制方程本夠關(guān)系11/15第11頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)擬塑性流體在圓管中的層流運(yùn)動(dòng)_解析解12/15邊界條件，r=R處，V=0第12頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)擬塑性流體在圓管中的層流運(yùn)動(dòng)_速度分布13/15第13頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

第二節(jié)擬塑性流體在圓管中的層流運(yùn)動(dòng)_壓力降水頭損失

擬塑性流體雷諾數(shù)14/15第14頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)賓漢流體在圓管中的層流運(yùn)動(dòng)邊界條件，r=R處，V=0控制方程本夠關(guān)系15/15第15頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)賓漢流體在圓管中的層流運(yùn)動(dòng)邊界條件，r=R處，V=016/15第16頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)賓漢流體在圓管中的層流運(yùn)動(dòng)17/15第17頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)賓漢流體在圓管中的層流運(yùn)動(dòng)邊界條件，r=R處，V=0控制方程本夠關(guān)系18/15第18頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)擬賓漢流體在圓管中的層流運(yùn)動(dòng)邊界條件，r=R處，V=0控制方程本夠關(guān)系19/15第19頁(yè)，共20頁(yè)，2023年，2月20日