牛頓流體 VS 非牛頓流體
牛頓流體具有恒定的粘度(流量)。粘度,衡量流體抵抗剪切或拉伸應力逐漸變形的能力,換句話說,是衡量流體移動難易程度的屬性:如果流體具有高粘度,則流體將移動得更慢;如果流體具有低粘度,那么它會移動得更快。例如:像水這樣的流體,與蜂蜜或糖漿等流體不同,粘度較低。
對于牛頓流體,改變施加在流體上的力不會改變它們的粘度。隨著施加的力的變化,粘度保持不變。
非牛頓流體的粘度會根據施加在流體上的力的大小而變化。粘度隨著施加的力的變化而變化。
非牛頓流體行為的類型
通常,非牛頓流體的粘度取決于剪切速率或剪切速率歷史,或者它們的粘度與剪切無關,但仍表現出正常的應力差或其他非牛頓行為。
在科學中,壓力意味著對身體施加力。這種應力的結果被描述為應變。
在牛頓流體中,剪切應力和剪切速率之間的關系是線性的,通過原點,比例常數是粘度系數。
在非牛頓流體中,剪切應力和剪切速率之間的關系是不同的,甚至可以是時間相關的(時間相關粘度) - 不能為非牛頓流體定義恒定的粘度系數,因為它可能適用于牛頓流體.
在非牛頓流體的情況下,流體力學中通常用于表征流體剪切特性的粘度概念并不十分充分。相反,最好通過其他幾種流變特性來研究它們,這些特性與許多不同流動條件下的應力和應變率張量有關,這些流動條件是使用不同的設備或流變儀測量的。
比較粘彈性、非牛頓和牛頓特性,我們可以觀察到:
粘彈性 | 開爾文材料、麥克斯韋材料 | 彈性和粘性效應的“平行”線性組合 | 一些潤滑劑,攪打過的填塞物,傻膩子 |
隨時間變化的粘度 | 流變 | 表觀粘度隨應力持續時間增加 | 印刷油墨、石膏粉 |
觸變的 | 表觀粘度隨應力持續時間降低 | 酸奶、黃原膠溶液、氧化鐵水凝膠、明膠凝膠、果膠凝膠、滑液、氫化蓖麻油、一些粘土、熔融輪胎橡膠中的炭黑懸浮液、一些鉆井泥漿、許多油漆、許多膠體懸浮液 | |
與時間無關的粘度 | 剪切增稠劑(稀釋劑) | 表觀粘度隨應力增加而增加 | 玉米淀粉在水中的懸浮液(Oobleck),水中的沙子 |
剪切變稀(假塑性) | 表觀粘度隨應力增加而降低 | 指甲油、生奶油、番茄醬、糖漿、水中紙漿、乳膠漆、冰、血、一些硅油和一些硅涂層 | |
廣義牛頓流體 | 粘度是恒定的。應力取決于法向和剪切應變率以及施加在其上的壓力 | 血漿、奶油凍、水 |
了解非牛頓流體的行為具有重要的應用:
? 防災——根據地形的土壤規劃建造房屋或建筑物的地點
? 安全 - 為警察或軍事用途創造表現得像非牛頓流體的防彈衣/盔甲
? 醫學——更多地了解我們的身體并改善健康技術