什么是流体的主要结构,什么是流体流体一般分为哪几类

首页 > 体育 > 作者:YD1662023-11-11 05:26:09

剪切流和单轴延伸流,对于这两种流动,流体的粘度函数,即剪切率依赖的粘度和两个法向应力差异是已知的。

介绍这种流动的主要目的之一,在于它能够确定不同模型的验证领域和流变性质的确定。它将能够在复杂几何形状中的混合流动的一些对称平面上进行比较和验证,例如非圆截面管道中的流动。

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聚合物流体的流变行为

被称为非牛顿流体的复杂流体,由悬浮体组成,其力学行为不符合牛顿关系。正如之前提到的,它们对机械应力的响应与成分的性质、组成和浓度密切相关。这些成分在不同的复杂流体中各不相同,因此产生了多样的非牛顿行为。

特别是在聚合流体的情况下,悬浮在溶剂中的物体是由通过共价键连接的长链分子(称为单体)组成的大分子。聚合物流体的特征在于高摩尔质量,通常在104g.mol-1和106g.mol-1之间。

在常温常压条件下,与牛顿流体相反,聚合物流体的粘度随着变形速率的增加而降低。这种效应源于流体分子结构发生的变化。

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事实上,当聚合物流体静止时,大分子的构型仅取决于与溶剂粒子通过布朗运动的相互作用。大分子被迫采取伪球状构型(自折叠)。

从热力学角度来看,平衡态下的构型对应于大分子溶剂系统的最大熵。一旦流体受到流动的作用,大分子的构型取决于与溶剂的相互作用力与旨在恢复最大熵状态的流动力之间的比例。

然而,大分子的拉伸会导致熵的损失,与溶剂的相互作用类似于回弹力(这就是聚合物流体的弹性)。因此,在流动的作用下,微观结构的变化主要表现为悬浮物在流动方向上的取向和排列。

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此外,流动使悬浮物面对溶剂流动的排列方式减小了其阻力。因此,剪切速率的增加促进了物体的重新排列,从而导致粘度随剪切速率的降低。许多流体具有这种特性,例如纤维溶液、乳状液和悬浮液等。

另外,其他复杂流体,如高浓度的胶体悬浮液,其粘度随着剪切速率的增加而增加。这种行为是由于悬浮的颗粒具有形成颗粒聚集物的能力,从而增加了在机械应力作用下的摩擦力。

虽然所有材料都具有一定程度的可压缩性,但聚合物流体需要非常高的压力才能产生显著的体积变化,这就是为什么聚合物流体通常被认为是不可压缩的。当不可压缩流体只承受各向同性正应力时,其变形状态保持不变。

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