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  夏季的毛衣 2013-09-25 00:00:00

  黏度是测量流体内在摩擦力的所获得的数值。当某一层流体的移动会受到另一层流体移动的影响时，此摩擦力显得极为重要。摩擦力愈大，我们就必须施予更大的力量以造成流体的移动，此力量即称为 ”剪切（shear）”。剪切发生的条件为当流体发生物理性地移动或分散，如倾倒、散布、喷雾、混合等等。高黏度的流体比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流体的流动。 牛顿以图4-1的模式来定义流体的黏度。两不同平面但平行的流体，拥有相同的面积”A”，相隔距离”dx”，且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流动，牛顿假设保持此不同流速的力量正比于流体的相对速度或速度梯度，即： F/A ＝ ηdv/dx 其中η与材料性质有关，我们称为”黏度”。 速度梯度，dv/dx，为测量中间层的相对速度，其描述出液体所受到的剪切，我们将它称为”剪速（shear rate）”，以S表示；其单位为时间倒数（sec-1）。 F/A项代表了单位面积下，剪切所造成的合力，称为”剪力（shear stress）”，以F代表；其单位为”达因每平方公分（dyne/cm2）”。 使用这些符号，黏度计可以下列数学式定义： η＝黏度＝F/S＝剪力/剪速 黏度的基本单位为 ”poise”。我们定义一材料在剪力为1达因每平方公分、剪速为1 sec-1下的黏度为100 poise。测量黏度时，你可能会遭遇到黏度的单位为 “Pa˙s” 或 “mPa˙s” 的情况，此为国际标准系统，且有时较被公制命名所接受。1 Pa˙s等于10 poise；1 mPa˙s等于1 cp。 牛顿假设所有的材料在固定温度下，黏度与剪速是没有相关的，亦即两倍的力量可以帮助流体移动两倍的速度。 就我们所知，牛顿的假设只有部分是正确的。 牛顿流体 牛顿称具有此形式流动行为的所有流体，皆称为”牛顿（Newtonian）”，然而这只是你可能遭遇到的流体中的其中一种而已。牛顿流体的特性可参考图4-2；图A显示剪力（F）和剪速（S）之间为线性关系；图B显示在不同剪速下，黏度皆保持一定。典型的牛顿流体为水与稀薄的机油。 上述代表的意义即为在固定温度下，不论你所使用的黏度计型号、转子、转速为何，牛顿流体的黏度皆保持一定。标准Brookfield黏度值为以Brookfield仪器在某一剪速范围内所测之值，这就是为什么牛顿流体可以在所有我们的黏度计型号下操作。牛顿流体明显地为Z容易测量的流体－只要拿出你的黏度计并操作它即可。不幸的是，更常见且更复杂的流体－非牛顿流体，我们将在下一节中介绍。 非牛顿流体概略的定义为F/S的关系不为常数，亦即当施予不同的剪速，剪力并不随着相同比例变化（或甚至同一方向）。这些流体的黏度会受到不同剪速的影响，同时，不同型号黏度计的设定参数、转子、转速都会影响到非牛顿流体的黏度值。此测量的黏度值称为流体的”表观黏度（apparent viscosity）”，其值为正确的只有当实验的参数值被正确的设定且jing准的测得。 非牛顿流体流动可以想象成流体为不同形状和大小的分子所组成，当它们流经彼此，亦即流动发生时，需要多少力量才能移动它们将取决于它们的大小、形状及黏着性。在不同的剪速下，排列的方式将会不同，而且需要更多或更少的合力才能保持运动。 辨别不同非牛顿流体的行为，可由剪速的差异得到流体黏度的变化，常见非牛顿流体的形式包括： 拟塑性的（pseudoplastic）：此形式流体的特性为当剪速增加时，会伴随着流速的减少，其可能为Z常见的非牛顿流体。拟塑性流体包括油漆、乳液和各种不同形式的流体。此类流体的行为有时候可称为”shear thinning”。 膨胀性的（diltant）：膨胀性的流体其特性为流速随着剪速的增加而增加。虽然膨胀性流体不如拟塑性流体常见，然而膨胀性流体常可由存在有不会聚集固体的流体中看到，如泥浆、糖果合成物、玉米淀粉类与水的混合物以及沙/水混合物。此类流体的行为也可称为”shear thickening”。 塑性的（plastic）：此类流体的行为就如同固体处在静电的环境中。在流体流动前，我们就必须先施予流体某一力量，此力量称为“屈服力（yield value）”。此类流体典型的例子为蕃茄酱，其产值造成蕃茄酱无法直接从罐子中倒出，除非我们先摇动或敲击。当产值超过上限值时，流体开始流动。塑性流体包含有牛顿流体、拟塑性流体、膨胀性流体的特性。 到目前为止我们只有讨论非牛顿流体剪速的效应，当我们同时考虑时间效应时，有会有什么问题发生?此问题使得我们必须讨论其它两类非牛顿流体：”摇变性的（thixotropic）” 和 “流变性的（rheopectic

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  hljqx123 2017-09-03 00:00:00

  一．粘度 计算 度量流体粘性大小的物理量。又称粘性系数、动力粘度，记为μ。牛顿粘性定律指出，在纯剪切流动中相邻两流体层之间的剪应力（或粘性摩擦应力）为式中dv／dy为垂直流动方向的法向速度梯度。粘度数值上等于单位速度梯度下流体所受的剪应力。速度梯度也表示流体运动中的角变形率，故粘度也表示剪应力与角变形率之间比值关系。按国际单位制，粘度的单位为帕·秒。有时也用泊或厘泊(1泊＝10-1帕·秒，1厘泊＝ 10-2泊）。粘度是流体的一种属性，不同流体的粘度数值不同。同种流体的粘度显著地与温度有关，而与压强几乎无关。气体的粘度随温度升高而增大，液体则减小。在温度T＜2000开时，气体粘度可用萨特兰公式计算：μ／μ0＝（T／T0）3/2（T0＋B）／（T＋B），式中T0、μ0为参考温度及相应粘度，B为与气体种类有关的常数，空气的B＝110.4开；或用幂次公式 ：μ／μ0＝（T／T0）n，指数n随气体种类和温度而变，对于空气，在90开＜T＜300开范围可取为 8／ρ。水的粘度可按下式计算：μ＝0.01779／（1＋0.03368t＋0.0002210t2），式中t为摄氏温度。粘度也可通过实验求得，如用粘度计测量。在流体力学的许多公式中，粘度常与密度ρ以μ／ρ的组合形式出现，故定义v＝μ／ρ，由于v的单位米2／秒中只有运动学单位，故称运动粘度。 粘度是指液体受外力作用移动时，分子间产生的内磨擦力的量度。 运动粘度表示液体在重力作用下流动时内磨擦力的量度，其值为相同温度下的动力粘度与其密度之比，在国际单位制中以米2/秒表示。习惯用厘斯（cSt）为单位。1厘斯=10-6米2/秒=1毫米2/秒。 粘度 动态粘度 粘度 粘度系数 流体内部抵抗流动的阻力，用对流体的剪切应力与剪切速率之比表示。单位为泊[帕。秒] 注：对于牛顿流体，剪切应力与剪切速率之比为常数，称为牛顿粘度，对于非牛顿流体，剪切应力与剪切速率之比随剪切应力而变化，所得的粘度称在相应剪切应力下的“表观粘度”。塑料属于后一种情况。 不同流体的粘度差别很大。在压强为101.325kPa、温度为20℃的条件下，空气、水和甘油的动力粘度和运动粘度为： 空气 μ＝17.9×10-6 Pa·s， v＝14.8×10-6 m2/s 水 μ＝1.01×10-3 Pa·s， v＝1.01×10-6 m2/s 甘油 μ＝1.499Pa·s， v＝1.19×10-3 m2/s 二．空气密度计算 p=ρRT p为气体的压力(Pa)，T为气体的温度(K)， R为气体常数(干空气为R=287J/(Kg*K)) ρ为气体的密度(kg/m^3) 对于湿空气， 计算时应采用湿空气的R. 如果是粗略估算， 用干空气的R代替， 误差也不太大

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