
【化】 micropolar fluid
decline; profound; tiny
【計】 mic-; micro-
【醫】 micr-; micro-; mikro-; mu
bally; cruelly; extreme; fearfully; mighty; pole
【醫】 per-; pole; polus
fluid; liquid; water
【化】 fluid
微極性流體(Micropolar Fluid)是一種特殊的非牛頓流體,其力學行為不僅包含經典流體力學中的平動自由度,還額外考慮了流體微元自身的微觀旋轉自由度(微轉動)。該理論由Eringen于1964年提出,用于描述具有内部微結構的複雜流體行為。
微觀旋轉自由度
流體微元被視為具有獨立旋轉能力的微小剛體(微極子),其旋轉角速度與宏觀流速場相互獨立。這突破了經典流體力學中流體微元隻能平移變形的限制。
不對稱應力張量
由于微旋轉的存在,柯西應力張量不再對稱($sigma{ij} eq sigma{ji}$),需引入偶應力張量(couple stress tensor)描述微旋轉引起的動量傳遞,導緻控制方程包含額外的角動量守恒方程。
本構關系
應力張量($sigma{ij}$)和偶應力張量($m{ij}$)與應變率張量($v{i,j}$)和微旋轉梯度($ u{i,j}$)相關,典型形式為:
$$ sigma{ij} = (-p + lambda v{k,k}) delta{ij} + mu (v{i,j} + v{j,i}) + kappa (v{j,i} - epsilon_{ijk} uk) m{ij} = alpha u{k,k} delta{ij} + beta u{i,j} + gamma u{j,i} $$
其中 $kappa, alpha, beta, gamma$ 為微極性材料常數。
中文術語 | 英文術語 |
---|---|
微極性流體 | Micropolar Fluid |
微旋轉 | Microrotation |
偶應力張量 | Couple Stress Tensor |
非對稱應力 | Asymmetric Stress |
旋粘系數 | Vortex Viscosity ($kappa$) |
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微極性流體(Micropolar fluid)是一種非牛頓流體,由懸浮在粘性基液中的微小固體粒子或高分子添加劑組成。以下是其核心特征的詳細解釋:
組成與特性
微極性流體包含兩類主要成分:
應用領域
主要應用于機械潤滑領域,例如:
關鍵物理行為
研究模型
常用廣義雷諾方程和有限元法模拟其潤滑行為,同時需聯立熱傳導方程分析溫度分布。
如需進一步了解具體參數(如耦合數、特征長度)或工程案例,可參考、和中的研究文獻。
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