
【化】 jet swelling effect
【化】 jet flow
【醫】 efflux
inflation
effect
【醫】 effect
射流脹大效應(Die Swell或Barus Effect)是流體力學與高分子材料加工中的核心現象,指黏彈性流體在通過模具擠出後,其直徑或截面尺寸大于模具出口尺寸的現象。該效應由流體記憶效應和法向應力差共同作用産生,本質源于高分子鍊在流動過程中的取向與彈性回縮行為。
形成機理
$$
frac{D}{D_0} = 1 + k left( frac{N₁}{2τ} right)^{0.5}
$$
其中D為脹大後直徑,D₀為模口直徑,τ為剪切應力,k為材料常數。
影響因素
工業應用
在擠出成型(如管材生産)中需預留30%-200%的脹大補償量,并通過牽引速度調控最終制品尺寸(US Patent 6,540,832)。NASA在火箭燃料擠出工藝中利用該效應優化了固體推進劑的密度均勻性。
“射流脹大效應”是流體力學中的一個現象,指某些非牛頓流體(如高分子溶液、熔融塑料等)在通過毛細管或狹窄通道後,射流直徑反而比毛細管直徑更大的現象。以下是具體解釋:
基本定義
該效應英文為 jet swelling effect(),常見于高粘彈性流體。當流體在高壓下從容器經毛細管擠出時,流出的射流直徑會膨脹,超過毛細管本身的直徑。例如,聚乙烯熔體從模具擠出時,擠出的條狀物直徑可能比模具出口大數倍。
成因機制
主要與非牛頓流體的彈性特性相關。在毛細管流動中,流體受到強烈剪切作用,内部高分子鍊被拉伸并儲存彈性勢能;流出毛細管後,彈性勢能釋放導緻流體“回彈”,從而橫向膨脹。
實際影響
該效應在工業生産中需特别注意,例如塑料擠出成型、纖維紡絲等工藝中,若未合理設計模具形狀或控制流速,脹大效應可能導緻産品尺寸偏差。
相關概念延伸
總結來看,射流脹大效應揭示了複雜流體的動态特性,對材料加工和流體控制技術具有重要指導意義。
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