非依時(shí)性流體
假塑性流體的表觀粘度對(duì)切應(yīng)力和剪切速率具有依賴性,隨切應(yīng)力的增大而減小,但當(dāng)切應(yīng)力保持恒定時(shí),剪切速率也保持恒定；表觀粘度是個(gè)常數(shù),不隨應(yīng)力作用的時(shí)間而發(fā)生變化；這類流體稱為非依時(shí)性流體.與其相反,有些流體如膠印油墨,在溫度不變的情況下,如果剪切速率保持恒定,切應(yīng)力和表觀粘度會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)而減小,或者說(shuō)它們的流變性受應(yīng)力作用時(shí)間的制約,這種流體稱為依時(shí)性流體.依時(shí)性流體行為稱為觸變性.
牛頓流體
牛頓流體是指在任意小的外力作用下即能流動(dòng)的流體,并且流動(dòng)的速度梯度(D)與所加的切應(yīng)力(τ)的大小成正比,這種流體就叫做牛頓流體.牛頓流體的流變方程是：τ＝ηD
式中：τ--所加的切應(yīng)力；
D--流動(dòng)速度梯度；
η--不依賴于切變速度的常數(shù),叫做黏性系數(shù),簡(jiǎn)稱為黏度
非牛頓流體
牛頓1687年發(fā)表了以水為工作介質(zhì)的一維剪切流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.
實(shí)驗(yàn)是在兩平行平板間充滿水時(shí)進(jìn)行的(圖1),下平板固定不動(dòng),上
平板在其自身平面內(nèi)以等速U向右運(yùn)動(dòng).此時(shí)附于上下平板的流體質(zhì)
點(diǎn)的速度分別為U和0,兩平板間的速度呈線性分布.由此得到了著
名的牛頓粘性定律
斯托克斯1845年在牛頓這一實(shí)驗(yàn)定律的基礎(chǔ)上,作了應(yīng)力張量是
應(yīng)變率張量的線性函數(shù)、流體各向同性、流體靜止時(shí)應(yīng)變率為零的三
項(xiàng)假設(shè),從而導(dǎo)出了廣泛應(yīng)用于流體力學(xué)研究的線性本構(gòu)方程,以及
現(xiàn)被廣泛應(yīng)用的納維－斯托克斯方程.
后來(lái)人們?cè)谶M(jìn)一步的研究中知道,牛頓粘性實(shí)驗(yàn)定律(以及在此
基礎(chǔ)上建立的納－斯方程)對(duì)于描述像水和空氣這樣低分子量的流體
是適合的,而對(duì)描述具有高分子量的流體就不合適了,那時(shí)剪應(yīng)力與
剪切應(yīng)變率之間已不再滿足線性關(guān)系.為區(qū)別起見(jiàn),人們將剪應(yīng)力與
剪切應(yīng)變率之間滿足線性關(guān)系的流體稱為牛頓流體,而把不滿足線性
關(guān)系的流體稱為非牛頓流體.
早在人類出現(xiàn)之前,非牛頓流體就已存在,因?yàn)榻^大多數(shù)生物流
體都屬于現(xiàn)在所定義的非牛頓流體[1].人身上的血液、淋巴液、囊
液等多種體液以及像細(xì)胞質(zhì)那樣的“半流體”都屬于非牛頓流體.現(xiàn)
在去醫(yī)院作血液測(cè)試的項(xiàng)目之一,已不再說(shuō)是“血粘度檢查”,而是
“血液流變學(xué)檢查”(簡(jiǎn)稱血流變),這就是因?yàn)閷?duì)血液而言,剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間不再是線性關(guān)系,已無(wú)法只給出一個(gè)斜率(即粘度)
來(lái)說(shuō)明血液的力學(xué)特性.
「知無(wú)不言.言無(wú)不盡.百人譽(yù)之不加密.百人毀之不加疏.」-- 諸葛廷棟