血液流变学电子教案2-1、2教程文件.ppt

第三节 牛顿粘滞定律 是由于相邻两层流体互相接触，流速不同而产生的。其大小及影响因素由牛顿粘滞定律来描述。 或 牛顿粘滞定律的其他表现形式： 或 内摩擦力F（粘滞力） 第三节 牛顿粘滞定律 ①牛顿流体：粘度为常量 ②非牛顿流体：粘度为变量（宾汉流体除外） 注意：温度一定的条件。 比例系数 ：粘度 物理意义：量度流体粘性大小的物理量，它是由流体的性质决定的，并受温度的影响。 单位：pa.s（帕斯卡.秒） 流体的分类： 第三节 牛顿粘滞定律 气体：气体分子定向动量的输运。 液体：分子间作用力。 微观分析产生内摩擦力F（粘滞力）的原因 影响内摩擦力F（粘滞力）的因素 粘度：不同流体粘度不同。 温度：液体温度升高粘度降低； 气体温度升高粘度增大。 压强：高压下，液体、气体粘度都增大。 注意：液体间只有滑动摩擦，无静摩擦。 第三节 牛顿粘滞定律 牛顿粘滞定律的应用： 此定律是设计旋转粘度计的理论依据！ 旋转式粘度测量方法: 原理是以一个能以不同转速主动旋转的物体,通过对被测液体的作用,带动与其有同轴心的另一个物体被动地旋转并产生一定大小的力阻,只要知道主动旋转物体的几何形状,旋转速度以及被动旋转物体所产生的力距大小,就可以计算出被测液体所受的切应力和产生的切变率,利用公式 ,即可计算出被测液体的粘度。 第三节 牛顿粘滞定律 目前常用的有锥板式粘度计和圆桶式粘度计。主要结构为一旋转的圆桶或圆板和同轴心的内层圆桶或圆锥,两者之间狭窄的缝隙为被测液体样品,内层靠金属扭丝悬吊起来。最大优点是可以通过改变旋转速度改变切变率,可以测量很广范围内切变率(0.04-4000S-1)下的液体粘度。此外,两旋转物体间缝隙很小,故取很少的液体样品即可测量,并有很高的精确度,尤其适用于全血粘度的测量。 第三节 牛顿粘滞定律 二、牛顿流体和非牛顿流体 （一）牛顿流体:遵循牛顿粘滞定律的流体称为牛顿流体（Newtonian fluid） 牛顿流体是均匀单一的流体，这种流体的粘度在一定温度下具有恒定的数值，牛顿流体的切应力与切变率成正比，则其切应力与切变率的关系曲线即流体曲线是一条通过原点的直线，如图2-9所示。流动曲线的斜率就是牛顿流体的粘度， 第三节 牛顿粘滞定律 图2－9 牛顿流体的流动曲线 图2－10 牛顿流体的常粘度特性 第三节 牛顿粘滞定律 　 非牛顿流体力学是由流变学发展起来的研究非牛顿流体应力和应变的关系和非牛顿流体流动问题的分支学科。非牛顿流体是剪应力和剪切变形速率之间不满足线性关系的流体（不满足牛顿粘滞定律）。 自然界中存在着大量非牛顿流体，例如油脂、油漆、牛奶、牙膏、动物血液、泥浆等。 非牛顿流体力学在化学纤维工业、塑料工业、石油工业、化学工业、轻工业、食品工业等许多部门有广泛的应用。 　　　　　　　　 （二）非牛顿流体及非牛顿流体的流变性 第三节 牛顿粘滞定律 非牛顿流体的切应力 是切变率 的函数，可表示为 。如果仍用切应力与切变率之比来定义粘度，称为表观粘度，用符号 表示，即 非牛顿流体的表观粘度不是常量，即切应力与切变率不是正比关系，在不同切变率下有不同的表观粘度， 的变化规律随流体性不同而不同 （二）非牛顿流体及非牛顿流体的流变性 第三节 牛顿粘滞定律 　　非牛顿流体力学的研究始于1867年J.C.麦克斯韦提出线性粘弹性模型，由于粘弹性流体问题复杂以及当时流体力学大量的研究工作主要集中在牛顿流体方面，所以进展十分缓慢。第二次世界大战结束后,化学纤维、塑料、石油等工业的迅速发展，向非牛顿流体力学提出了社会需求;应用数学、流体力学等学科的不断提高,为非牛顿流体力学提供理论基础。1950年J.G.奥尔德罗伊德提出建立非牛顿流体本构方程的基本原理，把线性粘弹性理论推广到非线性范围。以后，W.诺尔、J.L.埃里克森、R.S.里夫林、C.特鲁斯德尔等人对非线性粘弹性理论的发展也作出贡献。1976年K.沃尔特斯等人创办国际性专门刊物《非牛顿流体力学杂志》(Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics)。70年代后期出版了非牛顿流体力学、聚合物加工、流变技术等非牛顿流体力学的专门著作。非牛顿流体力学已发展成为一个独立的学科。 　 　 简 史 1、流动曲线： 2、本构方程： 描述流体流变性两种基本方法： 第三节 牛顿粘滞定律 塑性流体在管中流动时，轴线附近的塑性流体所受的剪应力小于它的屈服应力，因此这种流体类似固体在管中平移；壁面附近的流体则因剪应力超过屈服应力而处于流动状态。 牛顿流体与塑性流体的流动形态 第三节 牛顿粘滞定律 非牛顿流体分类：