什么是非牛顿流体?原理是什么啊?
非牛顿流体,是指不再牛顿顿爷管理范围之内的液体,即不满足牛顿黏性实验定律的流体。自从学习过伽利略和牛顿等大佬之后,我就深深为之折服,感觉世界是顿爷的片区。直到有一天我看到了二次元动画和非牛顿流体,才知道,原来也有牛顿管不了的世界和物质……
相对牛顿流体而言,非牛顿流体的速度和应力之间的数学关系不服从牛顿粘性定律,也就是说,其剪应力和剪应变之间是非线性关系。
举几个非牛顿流体的栗子 牛奶,血液,奶油,果汁,酸奶,淀粉溶解物,淋巴液,细胞质,番茄汁,土豆泥,面团,油墨,纸浆,油漆,水泥,泥石流,果酱,钻井液,磁浆,牙膏等等等等。
另外,据业内人士透露:日前科学界对猫咪的形状是流体还是固体,进行过多次激烈讨论。直到一名神秘男子开口:猫咪是非牛顿流体。并且迅速得到了科学界的一致认可。
据介绍,该男子正在上初中,其父母昨日以上网时间过长,接受杨永信院长的治疗为由,拒绝了任何形式的采访!
简单介绍两个非牛顿流体的特性 1.剪切变稀
非牛顿流体受到一定转速的剪切搅拌之后,其原有溶液密度会被破坏,造成稀释。拿酸奶来说,当酸奶受到一定转速的搅拌之后,就会越搅越稀,从而极大的影响产品口感。 想要避免这种问题的产生,可以选择阿法拉伐的搅拌器产品,目前比较著名的,像蒙牛,伊利,君乐宝等都在使用阿法的产品,效果不错?!
2.开口虹吸
虹吸实验时,虹吸管提离液面并不会即刻终止液体的虹吸效应,而会看到液体仍然源源不断的被吸走。
3.记忆效应
非牛顿流体轻轻的触碰时和水一样,一旦接受快速重力撞击时,就会瞬间变得坚硬如铁。例如:红薯淀粉和玉米淀粉的水混合物。
希望小编的回答能够为大家提供一些帮助,另外,提醒大家,控制上网时间,不要盲目听从谣言!
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非牛顿流体其实用一张图就可以表述清楚,但是对于普通大众如何理解却不太容易。
1、牛顿流体我们日常生活中的水,可以认为是牛顿流体,它满足如下方程:
上式,左边是剪应力,右边的系数是粘度,u是流速,y是坐标。根据这个方程,主要存在流速u,就会有一个与之成线性关系的剪应力。流体的流动,其实是不同流层的一种剪切,如下图。根据牛顿流体的剪应力方程,只要存在剪应力,那么就必然存在流速,也就是说流体可以流动下去。
2、非牛顿流体非牛顿流体具体根据剪应力与剪应变率的关系,可以分成很多种。只要剪应力与剪应变率不满足线性关系都称之为非牛顿流体。如下图,给出了4种非牛顿流体。这里,应变率指的是应变的速率,可以理解为变形的快慢。
我们以上面两条线(Bingham)为例,如果剪切应力较小的时候,是不会发生应变的,此时这个非牛顿流体就好像固体一样。但是,一旦剪应力超过了临界值,剪应变出现,物体又开始流动了。即:低应力固体,高应力流体。
再看下面三根线,期中中间为牛顿流体。上下分布为Dilatant剪切增稠流体和Pseudoplastic剪切稀化流体。从图上可知,剪切增稠流体的剪应力会增加的比较快,说明流体粘稠度在变大,而剪切细化则相反。
上图为剪切增稠和剪切稀化的对比。当小球速度较低时,根据曲线发现这两种流体与牛顿流体几乎没有差异性。但是,当小球速度较快时,差异性就非常明显了。剪切增稠流体,由于阻力越来越大,小球前进越来越困难,就像固体一样。而剪切稀化流体则完全相反,小球前进越来越容易,就像气体一样。
3、非牛顿的实例央视有个节目,小撒主持的。小撒进入了非牛顿池,进去的时候没遇到什么大问题。相反,应还能感觉到脚底有较大的反弹力,即人体下陷的速度并不像水一样,几乎没有阻力。但是,后来,小撒想出来的时候,脚却拔不出来了。
如上图,如果你陷入了非牛顿池,想像在水中一样,快速抬脚,这是不可能的。抬脚速度越快,阻力越大,就像陷入一块大固体内部一样。只有非常缓慢的抬起脚,才有可能脱离非牛顿池。这里,节目用的非牛顿体就是剪切增稠流体。
4、总结非牛顿流体其实有好多种,我们在节目中见到的一般是剪切增稠流体,因为这种流体节目效果比较容易呈现。所有的非牛顿流体,其剪应力与应变率不成线性关系,这也是非牛顿流体性质的原因。