
【化】 non-Newtonian flow
blame; evildoing; have to; non-; not; wrong
【計】 negate; NOT; not that
【醫】 non-
clue; line; string; stringy; thread; tie; verge; wire
【醫】 line; line Of occlusion; linea; lineae; lineae poplitea; mito-; nemato-
soleal line; strand; thread
【經】 line
mucosity; paste; stick; viscidity
【建】 mucopeptide
flow; stream; current; stream of water; class; wandering
【計】 stream
【化】 flow coating(process); stream
【醫】 current; flow; flumen; flumina; rheo-; stream
非線性粘性流(Nonlinear Viscous Flow)是流體力學中描述粘性流體在非線性本構關系下的運動狀态。其核心特征為流體的應力張量與應變率張量之間呈現非線性關系,數學上可表示為: $$ boldsymbol{tau} = eta(dot{gamma}) cdot dot{boldsymbol{gamma}} $$ 其中$eta(dot{gamma})$為剪切速率$dot{gamma}$依賴的粘度系數,這與牛頓流體中恒定的粘度系數形成本質區别。
該現象常見于高分子溶液、熔融聚合物等非牛頓流體中,典型表現為剪切稀化(剪切增稠)效應。例如牙膏擠壓時粘度降低,混凝土攪拌時粘度增加等現象均屬于非線性粘性流動範疇。根據美國物理學會的流體動力學分類标準,此類流動需滿足雷諾數Re<1且韋森伯格數Wi>1的條件。
研究該現象對生物醫學工程中的血液流變分析、石油工業中的稠油開采等具有重要意義。中國力學學會的《非牛頓流體力學導論》指出,非線性項的存在會導緻Navier-Stokes方程出現分岔解,這是湍流研究的重要切入點。
非線性粘性流是流體力學中的重要概念,指不符合牛頓粘性定律的流體流動行為,其核心特征為粘度與剪切速率呈非線性關系,并伴隨複雜的應力效應。以下是詳細解釋:
非線性粘性流常見于非牛頓流體(如聚合物熔體、膠體溶液等)。與牛頓流體(粘度恒定)不同,這類流體的剪切應力$tau$與剪切速率$dot{gamma}$之間呈非線性關系,數學上常用幂律模型描述: $$ tau = K cdot dot{gamma}^n $$ 其中,$K$為稠度系數,$n$為流動指數($n eq 1$時即為非牛頓流體)。
特性 | 牛頓流體 | 非線性粘性流 |
---|---|---|
粘度依賴性 | 恒定,與剪切速率無關 | 隨剪切速率非線性變化 |
應力-應變關系 | 線性($tau=mudot{gamma}$) | 非線性(如幂律模型) |
典型現象 | 層流、穩定流動 | 爬杆效應、擠出脹大、湍流 |
非線性粘性流的研究對工業設計至關重要,例如:
如需進一步了解具體案例或數學模型,可參考上述來源中的實驗分析及公式推導。
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