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强化性流体

(2020-07-24 12:55:50) 百科综合

强化性流体

在恆定的温度下,随着时间的变化,如果流体的切应力和表观黏度几乎没有任何明显变化,这种流体称之为强化性流体。

基本介绍

  • 中文名:强化性流体
  • 套用领域:流体分析

强化性流体的性质

并非所有流体都具有完全相同的应力和应变率的关係。 如果从没有应力和没有变形的状态开始,切应力和角变形率成正比,这种流体就称为牛顿流体。 在此情况下,比例常数定义为绝对粘性係数或动力粘性係数。因此,牛顿流体具有这样一种性质,即它的动力粘性係数与流体所处的运动状态无关。 最常见的流体,如空气河水,均匀牛顿流体。 在牛顿流体和服从虎克定律的固体之间有类似指出,前者具有一个把应力和变形率联繫起来的不变的粘性係数,后者又一个把应力和变形量联繫起来的不变的弹性模量。
在应力与变形率之间具有变比例係数的流体称为非牛顿流体。 在此情况下,比例係数可能与承受切力的时间长短以及切力的大小有关。 然而,大量不常遇到却是极为重要的流体是非牛顿流体。 有些物体,突出的如一些塑体,当应力低于其屈服应力时,它们状如固体,而当高于其屈服应力时,它们就具有流体般的形态。 流变学就是研究塑体和非牛顿流体的学科。 近年来,在工程套用中,非牛顿流体的重要性正在日益增加,因此已经越来越受到重视。

特点

一切流体均由不连续分布并不断运动着的分子所组成。 在前面的流体的定义和特徵中,忽略掉这种各不相连的分子结构,而把流体当作一种连续介质。 这就意味着,在流动中所取的一切尺寸比之分子间距要大得多,即使考虑到聚变比为零的情况也是这样。 这还意味着在全部给定的流体体积中流体的一切特性,如密度和粘性,都是逐点连续的。
应当说明,连续介质性的粘性流体的一个重要性态是,它在刚性边界上具备无滑移条件。 通过试验,我们观察到实际流体总是粘附于边界上,必须始终满足这个物理条件。
现在来定义和说明流体的特性。 这些特性至少有四类:
1、 运动学特性(线速度,角速度,涡量,加速度和应变率)。
2、 输运特性(粘度,导热係数,质量扩散係数)。
3、 热力学特性(压力,密度,温度,焓,熵,比热,Prandtl数,体积模量,热膨胀係数)。
4、 其他特性(表面张力,蒸汽压力,涡扩散係数,表面适应係数)。

强化性流体的输运特性

按照输运过程的不同类型,把可用的分析方法进行分类是有益的。 换言之,应当这样选择分析方法,从而能套用于所要解决问题的物理定律。 伴随着流体运动的基本的输运现象的是质量、热量和动量输运。 也就是说,这些过程的每一种都是和作为观测与经验的结果而得出的基本物理定律相联繫的。 这些过程与定律摘要如下:
过 程
观测定律
质量输运
物质守恆
热量输运
能量守恆(热力学第一定律)
动量输运
牛顿第二定律(运动方程)
三个所谓输运特性是粘度、热导率(导热係数)和质量扩散係数。 之所以有这样的取名称,是因为它们分别同动量、热量和质量的运动或输运有关。 研究粘性流动实质解决动量输运问题。 这三个係数的每一个都将通量或输运通特性梯度联繫起来。 粘性将动量通量同速度梯度联繫起来;热导率将热通量同温度梯度联繫起来;扩散係数将质量输运同浓度梯度联繫起来。 此外,动量、热量和质量同量问题的数学性质常常是相似的,有时可以进行真实的比拟关係。 但是,应该注意,这种比拟在多维问题中是不成立的,因为热量通量和质量通量是向量,而动量通量(应力)是张量。

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