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宾汉流体

指数 宾汉流体

宾汉流体(也称宾汉塑性流体或宾汉塑料),是非牛顿流体的一种,通常是一种粘塑性材料,在低应力下,它表现为刚性体,但在高应力下,它会像粘性流体一样流动,且其流动性为线性的。牙膏是宾汉流体的典型例子,需要有一定的压力作用在牙膏上,才挤得出牙膏。 当作用在液体上的剪应力达到最小剪应力时,这些流体便处于流动状态。如在用油漆刷墙时,刷墙的磙子给与油漆以足够的外力,使油漆处于流动状态并作为粘性体附着在墙壁上而不会滞留在磙子上;当油漆离开磙子并不继续受到外力影响时,便处于普通的弹性体状态附着在墙壁上不再流动。 它的数学形式最早由尤金·宾汉提出,所以被命名为宾汉流体 ,在钻井工程中和淤浆的处理方面,它被用作一个普遍的泥浆流动的数学模型。 宾汉流体的数学形式描述为: 其中\tau为剪应力,\frac为剪应速度,\eta为运动粘性系数。 上式表明,此流体只有在达到一个最小剪应力\tau_0的临界值才开始流动。 低于此临界值 \tau_0 宾汉流体表现为普通的弹性体。.

目录

  1. 4 关系: 尤金·宾汉巴格诺尔德数黏度胀流性

尤金·宾汉

尤金·库克·宾汉(Eugene Cook Bingham,),也译作宾厄姆,美国化学家。曾任拉法耶特学院化学系教授与系主任。宾汉和马尔克斯·雷纳一起开创了流变学这一学科,并于1929年创造了“rheology”(流变学)这一名词。宾汉在流变学的理论研究和实际应用方面均有较多贡献,最著名的是提出宾汉模型,在模型中,当应力小于某一临界值时,流体呈现纯弹性体特征,应变速率为零。当应力大于临界值时,流体呈现为牛顿流体。符合这一描述的流体,即被称为“宾汉流体”。在宾汉担任美国化学会米制委员会主席时,曾发起在美国推广米制的运动 。1948年宾汉逝世后,流变学协会每年颁发宾汉奖章,为流变学领域的最高奖赏之一。.

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巴格诺尔德数

巴格诺尔德数(Bagnold number,Ba)是在間質性牛頓流體中的,其碰撞應力和黏滯應力之間的比值,最早是由找到。 巴格诺尔德数定義如下: 其中.

查看 宾汉流体和巴格诺尔德数

黏度

黏度(Viscosity),是黏性的程度,是材料的首要功能,也称动力粘度、粘(滞)性系数、内摩擦系数。不同物质的黏度不同,例如在常温(20℃)及常压下,空气的黏度为0.018mPa·s(10^-5),汽油为0.65mPa·s,水为1 mPa·s,血液(37℃)为4~15mPa·s,橄榄油为102 mPa·s,蓖麻油为103 mPa·s,蜂蜜为104mPa·s,焦油为106 mPa·s,沥青为108 mPa·s,等等。最普通的液体黏度大致在1~1000 m Pa·s,气体的黏度大致在1~10μPa·s。糊状物、凝胶、乳液和其他复杂的液体就不好说了。一些像黄油或人造黄油的脂肪很黏,更像软的固体,而不是流动液体。 黏滯力是流體受到剪應力變形或拉伸應力時所產生的阻力。在日常生活方面,黏滯像是「黏稠度」或「流體內的摩擦力」。因此,水是「稀薄」的,具有較低的黏滯力,而蜂蜜是「濃稠」的,具有較高的黏滯力。簡單地說,黏滯力越低(黏滯係數低)的流體,流動性越佳。 黏滯力是粘性液體內部的一種流動阻力,並可能被認為是流體自身的摩擦。黏滯力主要來自分子間相互的吸引力。例如,高粘度酸性熔岩產生的火山通常為高而陡峭的錐狀火山,因為其熔岩濃稠,在其冷卻之前無法流至遠距離因而不斷向上累加;而黏滯力低的鎂鐵質熔岩將建立一個大規模、淺傾的斜盾狀火山。所有真正的流體(除超流體)有一定的抗壓力,因此有粘性。 沒有阻力對抗剪切應力的流體被稱為理想流體或無粘流體。 黏度\mu定義為流體承受剪應力時,剪應力與剪應變梯度(剪應變隨位置的變化率)的比值,数学表述为: 式中:\tau为剪应力,u为速度场在x方向的分量,y为与x垂直的方向坐标。 黏度較高的物質,比較不容易流動;而黏度較低的物質,比較容易流動。例如油的黏度較高,因此不容易流動;而水黏度較低,不但容易流動,倒水時還會出現水花,倒油時就不會出現類似的現象。.

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胀流性

胀流性,又称为剪切增稠(shear thickening),是指剪切速率或者剪应力增加到某一个数值时,液体中形成了新的结构,引起了阻力的增加,导致液体的表观粘度增大,同时伴随着体积的胀大的现象。 胀流性流体是非牛顿流体中的一种,与之相反的是剪切稀化流体。 具有胀流性的流体称为胀流性流体(dilatant fluid),大多数固体含量多的流体都是属于这一类的。这类流体在静止时,流体中的固体粒子处在堆砌得很紧密的状态,粒子间空隙很小并充满液体。当作用在悬浮液上的剪应力很大或者剪切速率很快的时候,粒子的移动速度较快,粒子间的空隙增大,悬浮体系的总体积增大,粒子间移动时的润滑作用减小,阻力增大,引起了流体表观粘度增大,从而致使在流动过程中能耗增大,增加剪切力并不能成比例的增大剪切速率。这种性质正好与剪切稀化流体的流动性质相反。 常见的胀流性流体有陶瓷泥浆,糖果配料,玉米淀粉以及沙水混合物等含高度抗絮凝固体的流体。.

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亦称为 宾汉塑性流体。