奇妙的非牛顿流体.pdf

72 力 　学 　与 　实 　践 1998 年 第 20 卷 ·身边力学的趣话· 奇 妙 的 非 牛 顿 流 体 王振东 (天津大学力学系 , 天津　300072) 摘要 　本文介绍了在工业生产和日常生活中常遇到的 1 　形形色色的非牛顿流体 形形色色的非牛顿流体 , 以及非牛顿流体一些奇妙的 性能及应用. 早在人类出现之前 , 非牛顿流体就已存在 , 因为 关键词 　非牛顿流体 , 射流胀大 , 爬杆效应 , 无管虹 绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流 吸 , 湍流减阻 体[ 1 ] . 人身上的血液、淋巴液、囊液等多种体液以及像 细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体. 现在去医 牛顿 1687 年发表了以水为工作介质的一维剪切 院作血液测试的项目之一 , 已不再说是“血粘度检查”, 流动的实验结果. 实验是在两平行平板间充满水时进 ( ) 而是“血液流变学检查”简称血流变 ,这就是因为对 ( ) 行的 图 1 , 下平板固定不动 , 上平板在其自身平面内 血液而言 , 剪应力与剪切应变率之间不再是线性关 以等速 U 向右运动. 此时附于上下平板的流体质点的 ( ) 系 , 已无法只给出一个斜率 即粘度 来说明血液的力 速度分别为 U 和 0 , 两平板间的速度呈线性分布. 由 学特性. 此得到了著名的牛顿粘性定律 近几十年来 , 促使非牛顿流体研究迅速开展的主 d u τ= μdy 要动力之一是聚合物工业的发展. 聚乙烯 , 聚丙烯酰 τ 氨 ,聚氯乙烯 ,尼龙 6 , PVS , 赛璐珞 ,涤纶 , 橡胶溶液 , 式中 , 是作用在上平板流体平面上的剪应力 , d u/ dy μ 各种工程塑料 ,化纤的熔体、溶液等都是非牛顿流体. 是剪切应变率 , 斜率 是粘度系数. 石油 , 泥浆 , 水煤浆 , 陶瓷浆 , 纸浆 , 油漆 , 油墨 , 牙膏 ,家蚕丝再生溶液 , 钻井用的洗井液和完井液 , 磁 浆 , 某些感光材料的涂液 , 泡沫 , 液晶 , 高含沙水流 , 泥石流 , 地幔等也都是非牛顿流体. 非牛顿流体在食品工业