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牛顿流体

牛顿流体

(受力后极易变形的低粘性流体)
牛顿流体,是指在受力后极易变形,且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。
牛顿流体资料
  • 中文名:牛顿流体
  • 外文名:Newtonian fluid
  • 表达式:τ=μγ
  • 提出者:牛顿应用学科力学
    目录
    定义凡不同于牛顿流体的都称为非牛顿流体。牛顿内摩擦定律表达式:
    式中:τ--所加的切应力;γ--剪切速率(流速梯度);μ--度量液体粘滞性大小的物理量,简称为黏度,物理意义是产生单位剪切速率所需要的剪切应力。从流体力学的角度来说,凡是服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,否则称为非牛顿流体。所谓服从内摩擦定律是指在温度不变的条件下,随着流速梯度的变化,μ值始终保持一常数。数学表达式假设流体是各向同性的,应力张量和变形速率张量呈线性齐次函数关系,则它们之间的最一般线性关系式为
    :式中
    为应力张量,
    ,p为各向同性压力,
    为偏应力张量;
    为变形速率张量;
    为各向同性体积变形速率张量;
    为克罗内克符号;
    为膨胀粘性系数。式(2)就是广义牛顿粘性定律的数学表达式。公式(1)(2)是牛顿流体的重要标志,也是确定流体流动时必不可少的本构方程。具体内容任一点上的剪应力都同剪切变形速率呈线性函数关系的流体。最简单的牛顿流体流动是二无限平板以相对速度U相互平行运动时,两板间粘性流体的低速定常剪切运动(或库埃特流动)。
    1687年,I.牛顿首先做了最简单的剪切流动实验。他的实验如图所示。在平行平板之间充满粘性流体,平板间距为d,下板B静止不动,上板C以速度U在自己平面内等速平移。由于板上流体随平板一起运动,因此附在上板的流体速度为U,附在下板的流体速度为零。实验指出,两板之间的速度分布
    服从线性规律。作用在上板的力同板的面积、板的运动速度成正比,同间距d成反比。由此得出:
    (1) 式中τ为剪应力;
    为剪切变形速率;μ为流体动力粘性系数(即粘度)。这就是著名的牛顿粘性定律。凡是符合此定律的流体称为牛顿流体,否则是非牛顿流体(见非牛顿流体力学)。假设流体是各向同性的,应力张量和变形速率张量呈线性齐次函数关系,则它们之间的最一般线性关系式为:
    (2) 式中
    为应力张量;
    ,P为各向同性压力,
    为偏应力张量;
    sij为变形速率张量;为各向同性体积变形速率张量;δij为克罗内克符号;μ┡为膨胀粘性系数。式(2)就是广义牛顿粘性定律的数学表达式。公式(1)(2
    类流体按压缩性的大小分气体和液体。气体极易压缩,亦称称为可压缩流体;液体几乎不可以压缩,既称为不可压缩流体。流体按变形特点又分为牛顿流体和非牛顿流体。非牛顿流体许多液体包括聚合物的熔体和浓溶液,聚合物分散体系(如胶乳)以及填充体系等并不符合牛顿流动定律,这类液体统称为非牛顿流体。 (1)宾汉(Bingham)流体或塑
    难易程度,仅对其流动性的好坏作一个大致性相对的比较。表观粘度大则流动性差。幂律定律:
    式中:K——稠度系数,是一种材料常数 n——流动指数或非牛顿指数
    时,流动属于牛顿型,K即为粘度;当n不等于1时,n表示该流体与牛顿流体的偏离程度,故n称为非牛顿指数;当
    时,属假塑性体。稠度或微分粘度:
    流动曲线上任意点的斜率,为该切变速率下的稠度或微分粘度。 (3)胀塑体特点:无屈服应力,一个无限小的剪切应力就能使其开始运动。其表观粘度随切变速率的增大而增大,故称作切力增稠体。非牛顿指数
    悬浮体和聚合物-填料 (4)依时性非牛顿流体特点:指恒温、恒γ情况下,粘度随受剪时间而变化的流体。分触变体和流凝体两种。应用自然界中许多流体是牛顿流体。水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均为牛顿流体;高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体。条目合集牛顿的发明与发现
    牛顿迭代法17世纪牛顿提出的方法
    牛顿流体受力后极易变形的低粘性流体
    牛顿望远镜1668年牛顿发明的反射望远镜查看全部 9 个条目
  • 定义

    凡不同于牛顿流体的都称为非牛顿流体。

    牛顿内摩擦定律表达式:

    式中:τ--所加的切应力;

    γ--剪切速率(流速梯度);

    μ--度量液体粘滞性大小的物理量,简称为黏度,物理意义是产生单位剪切速率所需要的剪切应力。

    从流体力学的角度来说,凡是服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,否则称为非牛顿流体。

    所谓服从内摩擦定律是指在温度不变的条件下,随着流速梯度的变化,μ值始终保持一常数。

    数学表达式

    假设流体是各向同性的,应力张量和变形速率张量呈线性齐次函数关系,则它们之间的最一般线性关系式为:

    式中为应力张量,,p为各向同性压力,为偏应力张量;为变形速率张量;为各向同性体积变形速率张量;为克罗内克符号;为膨胀粘性系数。式(2)就是广义牛顿粘性定律的数学表达式。

    公式(1)(2)是牛顿流体的重要标志,也是确定流体流动时必不可少的本构方程。

    具体内容

    任一点上的剪应力都同剪切变形速率呈线性函数关系的流体。最简单的牛顿流体流动是二无限平板以相对速度U相互平行运动时,两板间粘性流体的低速定常剪切运动(或库埃特流动)。

    1687年,I.牛顿首先做了最简单的剪切流动实验。他的实验如图所示。在平行平板之间充满粘性流体,平板间距为d,下板B静止不动,上板C以速度U在自己平面内等速平移。由于板上流体随平板一起运动,因此附在上板的流体速度为U,附在下板的流体速度为零。实验指出,两板之间的速度分布服从线性规律。作用在上板的力同板的面积、板的运动速度成正比,同间距d成反比。由此得出:

    (1) 式中τ为剪应力;为剪切变形速率;μ为流体动力粘性系数(即粘度)。这就是著名的牛顿粘性定律。凡是符合此定律的流体称为牛顿流体,否则是非牛顿流体(见非牛顿流体力学)。假设流体是各向同性的,应力张量和变形速率张量呈线性齐次函数关系,则它们之间的最一般线性关系式为:

    (2) 式中为应力张量;,P为各向同性压力,为偏应力张量;sij为变形速率张量;为各向同性体积变形速率张量;δij为克罗内克符号;μ┡为膨胀粘性系数。式(2)就是广义牛顿粘性定律的数学表达式。公式(1)(2类流体按压缩性的大小分气体和液体。气体极易压缩,亦称称为可压缩流体;液体几乎不可以压缩,既称为不可压缩流体。流体按变形特点又分为牛顿流体和非牛顿流体。非牛顿流体许多液体包括聚合物的熔体和浓溶液,聚合物分散体系(如胶乳)以及填充体系等并不符合牛顿流动定律,这类液体统称为非牛顿流体。 (1)宾汉(Bingham)流体或塑难易程度,仅对其流动性的好坏作一个大致性相对的比较。表观粘度大则流动性差。幂律定律: 式中:K——稠度系数,是一种材料常数 n——流动指数或非牛顿指数 当时,流动属于牛顿型,K即为粘度;当n不等于1时,n表示该流体与牛顿流体的偏离程度,故n称为非牛顿指数;当时,属假塑性体。稠度或微分粘度:流动曲线上任意点的斜率,为该切变速率下的稠度或微分粘度。 (3)胀塑体特点:无屈服应力,一个无限小的剪切应力就能使其开始运动。其表观粘度随切变速率的增大而增大,故称作切力增稠体。非牛顿指数 悬浮体和聚合物-填料 (4)依时性非牛顿流体特点:指恒温、恒γ情况下,粘度随受剪时间而变化的流体。分触变体和流凝体两种。

    应用

    自然界中许多流体是牛顿流体。水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均为牛顿流体;高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体。

    条目合集

    牛顿的发明与发现

    牛顿迭代法

    17世纪牛顿提出的方法

    牛顿流体

    受力后极易变形的低粘性流体

    牛顿望远镜

    1668年牛顿发明的反射望远镜

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    该页面最新编辑时间为 2023年8月4日

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