牛顿流体

牛顿流体是指在任意小的外力作用下即能流动的流体，并且流动的速度梯度(D)与所加的切应力(τ)的大小成正比，这种流体就叫做牛顿流体。牛顿流体的流变方程是：τ＝ηD
式中：τ--所加的切应力；
D--流动速度梯度；
η--不依赖于切变速度的常数，叫做黏性系数，简称为黏度

      非牛顿流体

        英国科学家牛顿于1687年，发表了以水为工作介质的一维剪切流动的实验结果。实验是在两平行平板间充满水时进行的，下平板固定不动，上平板在其自身平面内以等速U向右运动。此时，附着于上、下平板的流体质点的速度，分别是U和0，两平板间的速度呈线性分布，斜率是黏度系数。由此得到了著名的牛顿黏性定律。

        斯托克斯1845年在牛顿这一实验定律的基础上，作了应力张量是应变率张量的线性函数、流体各向同性及流体静止时应变率为零的三项假设，从而导出了广泛应用于流体力学研究的线性本构方程，以及被广泛应用的纳维-斯托克斯方程（简称：纳斯方程）。

纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes equations)，以克劳德-路易·纳维(Claude-Louis Navier)和乔治·盖伯利尔·斯托克斯命名，是一组描述象液体和空气这样的流体物质的方程。这些方程建立了流体的粒子动量的改变率(加速度)和作用在液体内部的压力的变化和耗散粘滞力(类似于摩擦力)以及重力之间的关系。这些粘滞力产生于分子的相互作用，能告诉我们液体有多粘。这样，纳维-斯托克斯方程描述作用于液体任意给定区域的力的动态平衡。 Navier-Stokes equation

　　描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程，简称N-S方程。此方程是法国科学家C.-L.-M.-H.纳维于1821年和英国物理学家G.G.斯托克斯于1845年分别建立的，故名。它的矢量形式为： 。　　　　　 (1)

在直角坐标中，它可写成： 　　　　　 (2)

式中ρ为流体密度；v为流体速度矢量，在直角坐标中其分量为(u，v，w)；p为流体各向同性压力；F为体积力，在直角坐标中其分量为(X,Y,Z);μ是动力粘性系数。N-S方程概括了粘性不可压缩流体流动的普遍规律，因而在流体力学中具有特殊意义。

          后来人们在进一步的研究中知道，牛顿粘性实验定律(以及在此基础上建立的纳－斯方程)对于描述像水和空气这样低分子量的流体是适合的，而对描述具有高分子量的流体就不合适了，那时剪应力与剪切应变率之间已不再满足线性关系。为区别起见，人们将剪应力与剪切应变率之间满足线性关系的流体称为牛顿流体，而把不满足线性关系的流体称为非牛顿流体。早在人类出现之前，非牛顿流体就已存在，因为绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体[1]。人身上的血液、淋巴液、囊液等多种体液以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。现在去医院作血液测试的项目之一，已不再说是“血粘度检查”，而是“血液流变学检查”(简称血流变)，这就是因为对血液而言，剪应力与剪切应变率之间不再是线性关系，已无法只给出一个斜率(即粘度)来说明血液的力学特性。

         非依时性流体

        假塑性流体的表观粘度对切应力和剪切速率具有依赖性，随切应力的增大而减小，但当切应力保持恒定时，剪切速率也保持恒定；表观粘度是个常数，不随应力作用的时间而发生变化；这类流体称为非依时性流体。与其相反，有些流体如胶印油墨，在温度不变的情况下，如果剪切速率保持恒定，切应力和表观粘度会随时间延长而减小，或者说它们的流变性受应力作用时间的制约，这种流体称为依时性流体。依时性流体行为称为触变性。 


       

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