流體力學非牛頓流體力學

流體力學非牛頓流體力學第1頁，共20頁，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，共20頁，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機械作用的響應不僅依據(jù)于這些守恒律，而且取決于該種流體的特性，這種響應稱之為物質(zhì)的應力應變關系人們花費了大量精力研究精確描述流體應力應變關系的本構方程，但只得到了幾種具有近似意義的本構方程。嚴格意義上，一種特定的本構方程只適用于一種假設的模型化的流體。因此本構關系的建立相當于定義一種假設的流體模型，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，共20頁，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無時間依存性的非牛頓流體1.2有時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力隨剪切時間而增大流變特性對剪切速率變化的響應是滯后的剪切速率超過一有限值后才流動,剪切力超過一個值時才有流動剪切應力只與剪切速率有關,有剪切力就回有流動剪切應力同時依賴于剪切速率和變形程度具有與時間有關的非牛頓流體的全部流變性質(zhì)又具有部分彈性恢復效應的物料的性質(zhì)4/15第4頁，共20頁，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無時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為流動指數(shù)n>,=,<1這兩個系數(shù)均與溫度有關

5/15第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期日1.1無時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，共20頁，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卡森模型赫謝爾－巴克利模型羅伯遜－史蒂夫模型1.1無時間依存性的非牛頓流體7/15第7頁，共20頁，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、塑料等領域有所應用，在鉆井液中應用較少1.1無時間依存性的非牛頓流體油漆、涂料、塑料等領域有所應用，在鉆井液中應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是與賓漢流體一樣具有屈服值，但當應力超過屈服值時其應力應變關系是非線性的羅伯遜－史蒂夫模型屬三參數(shù)模型，表達式繁瑣，實際使用得很少C為速度梯度修正值8/15第8頁，共20頁，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無時間依存性的非牛頓流體1.2有時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)依時性非牛頓流體

對剪切速率變化的響應是滯后的，由于流體結構的變化極其緩慢，因此其變化過程不可逆。依賴于剪切速率和剪切過程的結構參數(shù)確定。粘彈性非牛頓流體

粘彈性流體是指剪切應力同時依賴于剪切速率和變形程度的非牛頓流體。既具有與時間有關的非牛頓流體的全部流變性質(zhì)又具有部分彈性恢復效應的物料的性質(zhì)9/15第9頁，共20頁，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動_解析解邊界條件，r=R處，V=0控制方程本夠關系10/15第10頁，共20頁，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動_解析解邊界條件，r=R處，V=0控制方程本夠關系11/15第11頁，共20頁，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動_解析解12/15邊界條件，r=R處，V=0第12頁，共20頁，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動_速度分布13/15第13頁，共20頁，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動_壓力降水頭損失

擬塑性流體雷諾數(shù)14/15第14頁，共20頁，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動邊界條件，r=R處，V=0控制方程本夠關系15/15第15頁，共20頁，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動邊界條件，r=R處，V=016/15第16頁，共20頁，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動17/15第17頁，共20頁，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動邊界條件，r=R處，V=0控制方程本夠關系18/15第18頁，共20頁，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動邊界條件，r=R處，V=0控制方程本夠關系19/15第19頁，共20頁，2023年，2月20日