
【化】 plastic fluid
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Chinese; man
fluid; liquid; water
【化】 fluid
賓漢流體(Bingham fluid)是一種特殊的非牛頓流體,其特性介于固體和液體之間。它得名于美國化學家尤金·賓漢(Eugene C. Bingham),他在1919年首次系統描述了這類流體的行為。賓漢流體的核心特征是存在一個臨界應力值——屈服應力(Yield Stress):隻有當施加的剪切應力超過該臨界值時,流體才會開始流動,且流動後的剪切應力與剪切速率呈線性關系;若應力低于屈服應力,流體則保持剛性,表現出類似固體的性質。
賓漢流體的流變行為可用賓漢塑性模型描述: $$ tau = tau_0 + mu_p dot{gamma} quad (text{當}tau > tau_0) $$ 其中:
當 $tau leq tau_0$ 時,$dot{gamma} = 0$,流體不發生流動。
特性 | 牛頓流體 | 賓漢流體 |
---|---|---|
屈服應力 | 無 | 有($tau_0 > 0$) |
流動條件 | 任意微小應力下流動 | 需 $tau > tau_0$ |
應力-速率關系 | 線性($tau = mu dot{gamma}$) | 線性($tau > tau_0$時) |
根據《中國大百科全書·力學卷》,賓漢流體被定義為“需克服一定屈服應力才能産生連續變形的塑性流體”。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将其歸類為“具有屈服應力的時間無關性非牛頓流體”(Time-Independent Non-Newtonian Fluid with Yield Stress)。
參考文獻
賓漢流體是一種特殊的非牛頓流體,其特性介于固體和液體之間,需結合屈服應力和粘性流動來描述。以下是詳細解釋:
賓漢流體(Bingham fluid)在低剪切應力下表現為剛性固體,當外部施加的剪應力超過臨界值(即屈服應力)時,才會像粘性流體一樣發生線性流動。典型例子包括牙膏、油漆等,例如牙膏需擠壓(克服屈服應力)才會流出。
賓漢流體的流動行為可通過以下公式描述: $$ tau = tau_0 + mu frac{du}{dy} $$ 其中:
該公式表明,隻有當剪應力$tau$超過$tau_0$時,流體才會流動,且流動時剪應力與剪切速率呈線性關系。
特性 | 賓漢流體 | 牛頓流體 |
---|---|---|
屈服應力 | 存在($tau_0>0$) | 不存在($tau_0=0$) |
流動觸發條件 | 需$tau > tau_0$ | 任意$tau$均可流動 |
剪切應力關系 | $tau = tau_0 + mu dot{gamma}$ | $tau = mu dot{gamma}$ |
如需更完整信息,可參考搜狗百科、流體力學教材或工程應用案例。
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