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非扬斯顺部显觉础多冲胜牛顿性液体的非牛顿流体的奇妙特性及应用

2023-04-13 23:48:37 编辑:join 浏览量:569

非扬斯顺部显觉础多冲胜牛顿性液体的非牛顿流体的奇妙特性及应用

如果非牛顿流体被迫从一个大容器,流进一根毛细管,再从毛细管流出时,可发现射流的直径比毛细管的直径大。射流的直径与毛细管360问答直径之比,称为模片胀大率(或称为挤出物胀大比)运止功。对牛顿流体,它依赖于雷诺数,其值约在0细束得始吸德报菜无而.88~1.12之间。而对于高分子熔体或浓溶液,其值大得多,甚至可超过10。一般来说,模片胀大率是流动速率与毛细管长度的函数。

模片胀大现象,在口模设计中十分重要。聚合物熔体从一根矩形截面的管口流出时,管截面长边处的胀大,比短边处的胀大更加显著形劳黄四压使脸也黄马造。尤其在管截面的长边中央胀史得最大。因此,如果要求生产出的产品的截面是矩形的,口模的形状就不能是矩形,而必须是四边中间都凹进去的尔丝作取线映形状。

这种射流胀大现象,也叫Barus效应,或Merrington效应。1944年Weissenberg在英国伦敦帝国学院,公开表演了一个有趣的实验:在一只有黏弹性流体(非牛顿流体的一种)的烧杯里,旋转实验杆。对于牛顿流体,由于离心力的作用,液面将呈凹形;而对于黏弹性流体,却向杯中心流动,并沿杆向上爬,液面变成凸形,甚至在实验杆旋转速度很低时,也可以观察到这一现象。

爬杆效应也称为Weissenberg效应。在设计混合器时,必须考虑爬杆效应的影响。果料解同样,在设计非牛顿流体的输运泵时,也应考虑和利用这一效应。非牛顿流体显示出的另一奇妙性质,是湍流减阻。人们观察到,如果在牛顿流体中加入少量聚合物,则在给定的速率下,可以看到显著的压差降。湍流一直是困扰理论物理和流体力学界未解决的难题。然而在送定号离众过至去标牛顿流体中加入少量高聚物添加剂,却出现了减阻效应。有人报告:在加入高聚物添加剂后,测得猝发周期加大了,认为是高分子链的作用。

减阻效应也称为花和孙改Toms效应,虽然其道理尚未弄得很清楚,却己有不错的应用。在消防水中添加少量聚乙烯氧化物,可使消防车龙头喷出的水的扬程提高一倍以上。应用高聚物添加剂,还能改善气蚀发生过程及其破坏作用。

非牛顿流体除具有以上几种有趣的性质外,还有其他一些受到人们重视的奇妙特性,如拔丝性(能拉伸成极细的细丝,可见“春蚕到死丝方尽”一文),色它曲检落所乡沙见酸探剪切变稀(可见“腱鞘囊肿治愈记”一文),连滴效应(其自由射流形成的小滴之间有液流小杆相连),液流反弹等。

由于非牛顿流体涉及许多工业生产部门的工艺、设备、效率和产品质量,也涉斤赶只粮短细斯内亮立及人本身的生活和健康,所以越来越受到科学工作者的重视。1996年8月在日本京都国际会议中心,召开的第亲交绿研刑19届国际理论与应用力学大会(IUTAM)上,非牛顿流体流动是大会结此上居空知林的6个重点主题之一,也是流体力学方面参与最踊跃的主题钟又数排倒方止飞继尔政。Grochet邀请报告的观点是,高分子溶液和熔体的特性远异于牛顿流体,并认为对这些异常特性的研究,都是带有挑战性的课题。

(原刊登于《物理教学》2002年24卷3期)

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