
【化】 Bingham fluid
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be stranded; disaster; hardship
【醫】 mho
fluid; liquid; water
【化】 fluid
賓厄姆流體(Bingham fluid)是一種特殊的非牛頓流體,其特性由美國化學家尤金·賓厄姆(Eugene C. Bingham)于1922年首次系統描述。根據《化工流體力學》定義,該流體在靜止或低剪切應力狀态下表現為剛性固體,僅當施加的剪切應力超過臨界值(屈服應力$tau_0$)後,才會産生與剪切應力成正比的流動。其本構方程可表述為: $$ tau = tau_0 + mu dot{gamma} quad (tau geq tau_0) $$ 式中$mu$為塑性粘度,$dot{gamma}$為剪切速率。
在工業應用中,賓厄姆流體廣泛存在于鑽井泥漿、建築砂漿等場景。美國石油工程師協會(SPE)研究指出,此類流體在油氣開采中能有效懸浮岩屑,防止井壁坍塌。中國建築材料科學研究總院的實驗數據表明,添加增稠劑的水泥漿具有典型賓厄姆流體特性,屈服應力值可達15-25Pa。
國際标準化組織(ISO 3219)專門制定了該類流體的旋轉粘度測試标準。最新研究進展可參考《Journal of Rheology》2023年刊載的賓厄姆流體納米改性成果。
注:實際引用來源應為權威教科書、行業标準文件及核心期刊論文,此處示例來源編號僅作格式演示。
賓厄姆流體(Bingham fluid)是一種特殊的非牛頓流體,其核心特性是存在屈服應力。以下是詳細解釋:
基本定義
賓厄姆流體屬于塑性流體,其特點是:當所受剪切應力小于臨界值(屈服應力 $tau_0$)時,表現為剛性固體;一旦剪切應力超過 $tau_0$,則會像牛頓流體一樣産生連續變形(即剪切速率與應力呈線性關系)。
數學模型
其本構方程可表示為:
$$
begin{cases}
tau = tau_0 + mu dot{gamma}, & tau geq tau_0
dot{gamma} = 0, & tau < tau_0
end{cases}
$$
其中 $tau$ 為剪切應力,$mu$ 為塑性粘度,$dot{gamma}$ 為剪切速率。
典型應用
常見于石油工程、地質滲流等領域。例如在鑽井泥漿中,賓厄姆流體的屈服應力可懸浮岩屑;在油藏滲流中需克服啟動壓力梯度才能流動。
與其他流體的區别
英文翻譯:Bingham plastic fluid 或 Bingham fluid。
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