第三章 線性粘性流動

第三章.線性粘性流動一般來講,要研究流動行為需要測量以下基本物理量.剪切應(yīng)力,剪切速率,時間流動曲線的定義:一般是剪切應(yīng)力與剪切速率的關(guān)系圖,一、線性粘性流體被稱為牛頓流體.1687年,牛頓首先提出過一個假設(shè),認(rèn)為流動的阻力正比于兩部份流體相對流動的速度.進一步的理論深化為剪切應(yīng)力與剪切速率成正比.剪切粘度為一恒量.前提是在一定的溫度和壓力下.3-1穩(wěn)定的簡單剪切流動穩(wěn)定的簡單剪切流動模式:這種流動可看作是發(fā)生在處于兩塊平行板之間的流體之中的.一塊板靜止,一塊板以V的速度運動.模式如下圖:在Y=0處,速度為0,在Y=H處,速度與上板的移度速度相等.考慮層流情況下流體中兩個相距dr的液體平行層面以相對速度dv移動，上液層比下液層的速度大dv，速度梯度方向平行于y軸方向，剪切變形用符號γ表示在下液層以速度V=dx/dt沿x方向流動，而在上流層以v+dv速度移動γ=dx/drγ對時間的導(dǎo)數(shù)即剪切速率****=d*/dt=d/dt(dx/dr)=d/dr(dx/dt)=dv/dr(s-1)即剪切速率即速度梯度。剪切應(yīng)力τ，即垂直于y軸的單位面積液層上所受的力，表示為τ=F/A單位達(dá)因/cm2

3-2牛頓定律液體流動時，受到的剪切應(yīng)力越大，產(chǎn)生的剪切速率越大，對低分子來說，τ與γ成正比，即τ=η*γ，此式稱牛頓流動定律，比例常數(shù)η為牛頓粘度，單位為泊,泊=達(dá)因-秒/cm2,是物料的一種基本特性，依賴于物料的分子結(jié)構(gòu)和溫度，而不依賴于剪切應(yīng)力和剪切速率。3-升3線性翠粘性米變形總的特霉點假定議在流狠體試協(xié)樣上攻瞬時梨施加迫一個鄉(xiāng)豐應(yīng)力,然后砌保持綠不變,再在蘇某時鋤刻移脈除應(yīng)供力.分析肯剪切榴應(yīng)力慣及應(yīng)鞋變隨服時間心的變封化.1.變形錯的時膊間依京賴性在線匙性粘賺性流樹動中,達(dá)到極穩(wěn)定耽后,剪切堪速率等不變,可以育看出,變形在隨時哈間發(fā)輩展的.即時響間依洗賴性.2.流體視變形遮的不終可回迫復(fù)性這是粱粘性抖變形撲的特矩點,其變哲形是些不可蘭回復(fù),永久曉變形.聚合呆物的汁熔全境發(fā)生野流動,涉及歇到分舅子鏈弊之間游的相寒對移野動.3.能量突損失.外力糊對流柳體所櫻作的酬功在絞流動蚊過程仆中轉(zhuǎn)套為熱噴能而蠻散失.這與漠彈性介變形京過程斥中的滅貯能旬恰恰趴相反.4.正比李性應(yīng)力未與應(yīng)背變速欄率成值比.3.恐4流動耕方式1.圓管珠中流精體的豬穩(wěn)定點層流(管式風(fēng)流動)(測定派流體腐通過瓣一根常細(xì)管抖流動惑的流誘量來鹽測定襯流體鉤的粘棵度)用柱新坐標(biāo)天表示.分三代個量.z表示總流動躬方向,γ為速在度梯疫度方思向,θ為等培同方鼻向.在剪悲切流損動中,這三毅個方虹向是勺相互洪垂直,在拉屈伸流醉動中,前兩擇個方奮向是最相互懇同行.液體爸主體秤的流勵動是佳按許謹(jǐn)多彼油此平刑行的孩流層敵進行悶的，,同一國流層絮之間世的各嶺點速箭度彼米此相奏同，做但是桃各層削之間久的速墾度不爪一定單相等變，而蓮且各蝴層之感間也添無任戶何的朽騷擾漢。我們以現(xiàn)在產(chǎn)來討帳論離約軸r的一維層圓谷柱狀巾流體,在其質(zhì)外表亞面的能流體潮對其狗施加翠的剪棚切應(yīng)重力為trz,此時喊它的別層流扯方程傍如下嘩所示:速度順梯度\流速\流量(單位異時間撫流過拘的體費積)3.學(xué)4.宴2同心暈圓筒鍛流動似（旋堪轉(zhuǎn)粘潑度計呀）這種變流動慎發(fā)生牌在兩哭個同晴心的宴圓筒顏間(理想零條件呈為:流體筍為牛株頓型,內(nèi)圓庸筒固濾定,外圓武筒以算角速廁度Ω旋轉(zhuǎn)),環(huán)形駛部分幻玉內(nèi)的濾流體財任一鋪質(zhì)點學(xué)僅圍蜂繞著宵內(nèi)外妖管的釋軸以雁角速坊度作淹圓周壘運動.所有名這種為流動軋只有甲圓周撒的運被動,沒有Z或r方向朽的流慈動.其流開動方只程為:從最濟后的售粘度帥公式標(biāo)可以盼看出,利用幸此原刑理的蠅粘度仗計,測得敵實驗歪過程當(dāng)中的震外筒版角速尺度及僅內(nèi)圓竄筒上扮的轉(zhuǎn)雅矩即鉆可求蜜得粘劫度.有兩分處特踩例:3.房誠4.復(fù)3錐板學(xué)流動(圓錐閘平板撥粘度到計獻）流動翁發(fā)生絨在一鏟個圓坡錐體理與一成個圓宮盤之逐間.圓錐彎與平煎面之衡間的強平角序為α,一般線很小.圓錐刷體通野常以臭一定畜角速透度旋叫轉(zhuǎn).圓錐語體的就頂點喊與平衛(wèi)板面耳接觸.流動開速度ω是流屬動方黨向θ的函已數(shù),這與皇前兩嬸者所憲講不請同.ω眨=永ω(季θ)故,則剪誕切速萌率,即速駝度梯留度可貝以表墨示為在錐攀面,θ故=9錄0°物-α隨,ω疾=Ω在平配板表琴面,災(zāi)θ=鼠9營0°刪,販ω=最0一般賴情況慶下,在討圣論簡墨單剪浩切流堂動時,剪切恭速率臣考慮姐為常嶄數(shù).所以賓其流區(qū)動方盡程表訊達(dá)式箱為3.鼓4.來4扭轉(zhuǎn)俘流動扭轉(zhuǎn)定流動滋發(fā)生按在兩艦個平列行的千圓盤找之間,上圓壟盤以斃一定悄的角與速度也旋轉(zhuǎn),施加冷的扭孟矩為M.只有苦圓周頓運動.但速虛度梯岔度方勒向有Z向.(同一舟高度,角速萬度相蹦同,但速猛度不炊同)解釋送兩條眨曲線3.鋒13及3.爪14站.為什伐么不睛同r處的腹剪切什速率住不同芒呢3.皺4.富5狹縫番流動流體轉(zhuǎn)在長搬為l,高度隸為h,寬度胞為w的狹晝縫中嫂流動.流動相方式纖其時雅為穩(wěn)戀定的扁簡單售剪切睬流動.以直應(yīng)角坐確標(biāo)表冷示.(此提麻醒學(xué)塊生注掩意簡帖單剪畏切的清實例,復(fù)習(xí))3.渡5粘度扎的測閉定根據(jù)柿上節(jié)葵所討女論的焦流動喂方式,講述杰三類粗粘度悠計的撫工作獅原理.毛細(xì)匠管粘尿度計,旋轉(zhuǎn)信粘度第計和末落球鋤粘度駁計.(講述鄰一下氣粘度階的測在定與體流變躺測定檔的區(qū)耗別)1.毛細(xì)厚管粘姿度計A.重力蟻粘度蠅計.C1是毛腿細(xì)管吧的幾耽何尺貴寸常銷數(shù).P和V也是品由儀峽器決摧定的,所以其中陳式中C2與儀套器尺向寸有妻關(guān)的元常數(shù).操作角原理:用已浴知粘悟度的沙流體鑼校正,求得腹儀器險常數(shù),然后棕再測齒定未房誠知流夠體流梯經(jīng)毛窩細(xì)管喘的時魯間.重力獄粘度妹計僅廊適用卻于牛暮頓流轎體.2.旋轉(zhuǎn)坊粘度套計前面壞討論阿的圓悉周流鍋動,錐板憲流動么和扭忍轉(zhuǎn)流恨動都疊涉及繡旋轉(zhuǎn).實驗騾中所貍測得而的量著為角末速度藥和施蠻加的外力矩.就可栽以計斧算粘厘度.3.佛6聚合問物稀賀溶液太的粘著度測定役聚合芽物稀駝溶液督的粘岸度主洗要是聾用來仿測定蠻聚合賴物的籃分子都量及值分子蚊大小確的重恒要方篇法.1.特性遠(yuǎn)粘數(shù)晴的測體定.介紹蹲幾種銀概念A(yù).相對召粘度Η為稀季溶液重的粘持度,η疊0為純劇溶劑辮的粘鞏度,t和t0分別仙為稀執(zhí)溶液險和純沖溶劑階通過慎毛細(xì)咐管的暮時間.(2罵)增比叉粘度ηspηsp=ηr-1它表割示溶居液的酷粘度芝比純臉溶劑免高的障倍數(shù).(3齡)比濃更粘度ηsp/c(4救)比濃碰對數(shù)鉛粘度.ln懶ηr/c(5堵)特性旋粘數(shù)[η好]我們陡可以王看出,相對土粘度腫與增悅比粘新度均嬌