血液流变学电子教案课件.ppt

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1、第五节非牛顿流体的流变性非牛顿流体力学是由流变学发展起来的研究非牛顿流体应力和应变的关系和非牛顿流体流动问题的分支学科。非牛顿流体是剪应力和剪切变形速率之间不满足线性关系的流体。自然界中存在着大量非牛顿流体，例如油脂、油漆、牛奶、牙膏、动物血液、泥浆等。非牛顿流体力学在化学纤维工业、塑料工业、石油工业、化学工业、轻工业、食品工业等许多部门有广泛的应用。非牛顿流体力学的研究始于1867年J.C.麦克斯韦提出线性粘弹性模型，由于粘弹性流体问题复杂以及当时流体力学大量的研究工作主要集中在牛顿流体方面，所以进展十分缓慢。第二次世界大战

2、结束后,化学纤维、塑料、石油等工业的迅速发展，向非牛顿流体力学提出了社会需求;应用数学、流体力学等学科的不断提高,为非牛顿流体力学提供理论基础。1950年J.G.奥尔德罗伊德提出建立非牛顿流体本构方程的基本原理，把线性粘弹性理论推广到非线性范围。以后，W.诺尔、J.L.埃里克森、R.S.里夫林、C.特鲁斯德尔等人对非线性粘弹性理论的发展也作出贡献。1976年K.沃尔特斯等人创办国际性专门刊物《非牛顿流体力学杂志》(JournalofNon-NewtonianFluidMechanics)。70年代后期出版了非牛顿流体力学、聚合

3、物加工、流变技术等非牛顿流体力学的专门著作。非牛顿流体力学已发展成为一个独立的学科。简史第五节非牛顿流体的流变性1、流动曲线：2、本构方程：一、非牛顿流体的分类1、粘度随剪变率改变：描述流体流变性两种基本方法：（一）非牛顿流体的基本特点形变，流动屈服应力这是与牛顿流体的最大区别！2、存在屈服应力第五节非牛顿流体的流变性3、具有触变性：若将触变流体装入同心圆筒式粘度计的环形缝隙中，则在流体静止一段长时间后，让任一圆筒以等速旋转，就可发现流体的粘度（表现为另一圆筒上的转矩）随时间而减小（图4)。如果剪切变形速率先不断增加，后又不断

4、减小，可以发现触变流体具有滞回效应（图5）。第五节非牛顿流体的流变性说明：对上述的四个特点中，几乎所有的流体都具有第一个特点，但对2、3、4个特点，只有部分流体才具有，且是相关联的。弹性极限<形变程度<断裂4、具有塑性:对于不同直径和长度的管子，流动状态是不同的，管子越长，管径越小，触变现象越明显（图6）。3、具有触变性：第五节非牛顿流体的流变性塑性流体在管中流动时，轴线附近的塑性流体所受的剪应力小于它的屈服应力，因此这种流体类似固体在管中平移；壁面附近的流体则因剪应力超过屈服应力而处于流动状态。牛顿流体与塑性流体的流动形态第

5、五节非牛顿流体的流变性（二）非牛顿流体分类：标准：有无屈服应力非牛顿流体分类{{{{有屈服应力无屈服应力膨胀性流体拟塑性流体胀塑性流体假塑性流体宾汉流体第五节非牛顿流体的流变性此类流体没有屈服应力，剪变率再小也能流动，所以他们的流动曲线都过坐标原点。按照粘度随剪变率的变化规律，分为两类：（1）膨胀性流体：流动曲线过坐标原点，随着剪变率增大而逐渐向纵轴弯曲。特点：粘度随流体剪变率增大而增大。无屈服应力非牛顿流体如曲线a所示第五节非牛顿流体的流变性（2）拟塑性流体流动曲线过坐标原点，随着剪变率增大而逐渐向横轴弯曲。特点：粘度随流体

6、剪变率增大而减小。无屈服应力非牛顿流体如曲线C所示第五节非牛顿流体的流变性亦称塑性流体，存在屈服应力，只有流体的剪应力超过屈服应力时，流体才会流动。因此，流体的流动曲线都不过坐标原点，而是在纵轴上有截距。按照粘度随剪变率的变化规律，分为三类：有屈服应力非牛顿流体第五节非牛顿流体的流变性（1）胀塑性流体：此类流体存在屈服应力，屈服力的大小因流体的性质而定。流动曲线与纵轴相交，随着剪变率增大而逐渐向纵轴弯曲。特点：粘度随着剪变率增大而增大。有屈服应力非牛顿流体如曲线a所示第五节非牛顿流体的流变性（2）假塑性流体：此类流体存在屈服应

7、力，屈服力的大小因流体的性质而定。流动曲线与纵轴相交，随着剪变率增大而逐渐向横轴弯曲。特点：粘度随着剪变率增大而减小。血液即是此类。有屈服应力非牛顿流体如曲线C所示第五节非牛顿流体的流变性有屈服应力非牛顿流体如曲线b所示（3）宾汉流体：此类流体存在屈服应力，当剪应力超过屈服应力后流变性与牛顿流体相似，是一条过纵轴的直线。当温度一定时，其粘度是常量。第五节非牛顿流体的流变性所有的非牛顿流体的屈服应力都相同吗？屈服应力跟流体的性质有关，不同的非牛顿流体的屈服应力一般都不同，即各曲线中的不同。第五节非牛顿流体的流变性每一个剪变率对应

8、一个粘度，称为表观粘度。（1）定义式二、表观粘度牛顿流体的粘度非牛顿流体的粘度第五节非牛顿流体的流变性（2）图解法二、表观粘度有屈服应力无屈服应力Aj第五节非牛顿流体的流变性三、本构方程①当粒子悬浮于牛顿流体中时，粒子间具有相互作用的引力；②当剪应力较小时，粒子聚集成链或杆状