非牛顿流体教案
非牛顿流体)
一、什么是非牛顿流体
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。
形形色色的非牛顿流体
早在人类出现之前，非牛顿流体就己存在，因为绝大多数生物流体都 属于现在所定义的非牛顿流体。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。 近几十年来，促使非牛顿流体研究迅速开展的主要动力之一，是聚合 物工业的发展。聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐 珞、涤纶、橡胶溶液、各种工程塑料、化纤的熔体、溶液等，都是非 牛顿流体。 石油、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏、家蚕丝再 生溶液、钻井用的洗井液和完井液、磁浆、某些感光材料的涂液、泡 沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也都是非牛顿流体。 非牛顿流体在食品工业中也很普遍，如番茄汁、淀粉液、蛋清、苹果 浆、菜汤、浓糖水、酱油、果酱、炼乳、琼脂、土豆浆、熔化巧克力、 面团、米粉团、以及鱼糜、肉糜等各种糜状食品物料。
湍流减阻：在同样动力下两幅消防水龙头喷水图 上图为未添加聚乙烯氧化物的情形 下图为添加聚乙烯氧化物后的情形
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），剪切变稀， 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。
三、非牛顿流体的制作
无管缸吸：对于化纤生产有重要意义
（四）湍流减阻
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。然而在牛顿流体中加入少量高聚物添 加剂，却出现了减阻效应。
非牛顿流体
图1-33 流体的流变图
与牛顿流体不同，非牛顿流体的 dux /dy曲线
是多种多样的。然而，许多非牛顿流体在很大的剪切 速率范围内都可以用如下幂律形式的方程来
描述：
K
dux dy
n
（1-122）
一.假塑性流体（pseudo plastic fluid）
0
KΒιβλιοθήκη dux dy思考题
1.常见的非牛顿流体的流动类型有哪几类？
2.宾汉塑性流体行为的解释有哪些？
谢谢观赏
祝各位：鹏程万里、平步青云
自学内容课件展示
主讲内容：非牛顿流体的流动特性
教材P69页
学习目的：了解非牛顿流体的流动特性
课件制作人：王新
09化工（二）班
1.9.1非牛顿流体的流动特性
工程上经常遇到另一类流体，它们的流动也行不遵循
牛顿粘性定律，这类流体统称为非牛顿流体。
分类
假塑性流体 胀塑性流体
宾汉塑性流体
根据剪应力与速度关系的不同 可将非牛顿流体区分为若干类型 图1-33示出了几种常见类型的非
大多数非牛顿流体属于此种类型，聚合物溶液 或熔融体、油脂、淀粉等。
若将式1-122写成如下形式：
n1
K dux dux
dy dy
n 1
则得： K du x
dy
二.胀塑性流体 （dilatant fluid）
这类流体在流动时，表观黏度随剪切速率的 增大而增大。某些湿沙，含有硅酸钾、阿拉 伯树胶等的水溶液均属于胀塑性流体 。
三.宾汉塑性流体（bingham plastic fluid）
非牛顿流体实验报告
非牛顿流体实验报告
一、实验目的
本实验旨在研究非牛顿流体的流变特性，通过实验数据的收集和分析，探讨非牛顿流体在外力作用下的变形和流动规律，加深对非牛顿流体特性的理解。
二、实验原理
非牛顿流体是指在外力作用下，其黏度大小不仅取决于流体本身的性质，还取决于外力大小和流体流动状态。
最常见的非牛顿流体包括胶体和溶液等。
在实验中，我们将通过旋转粘度计等方法来测定非牛顿流体的黏度。
三、实验步骤
1. 将待测非牛顿流体置于粘度计内，设定旋转速度；
2. 启动粘度计，记录下测量结果；
3. 根据记录的数据分析非牛顿流体的黏度特性。
四、实验数据与分析
通过实验测得非牛顿流体在不同旋转速度下的黏度随着剪切速率的增加呈现不同的变化规律，符合非牛顿流体的特性。
实验结果表明，在外力作用下，非牛顿流体的流动性质会有所改变，这种现象在实际工程和生产中具有很重要的意义。
五、结论与建议
本次实验通过对非牛顿流体的黏度特性进行研究，深化了我们对非牛顿流体流动规律的认识。
在今后的工程应用中，可以根据实验结果来调整非牛顿流体的操作参数，以提高工作效率。
此外，还需要进一步深入研究非牛顿流体的相关特性，探索其更广泛的应用领域。
六、参考文献
[1] 王明. 胶体与表面活性剂[M]. 科学出版社, 2010.
[2] 张三，李四. 油水分离器设计手册[D]. 化学工业出版社, 2015.
以上为本次非牛顿流体实验报告的主要内容，谢谢阅读。
课件：非牛顿流体流动
4. 粘弹性非牛顿流体
剪切应力同时依赖于剪切速率和变形程度的非牛顿流体。
• 既具有与时间有关的非牛顿流体的全部流变性质； • 又具有部分弹性恢复效应的物料的性质。 • 豆荚植物胶、田菁粉、聚丙烯酰胺等。
既具有粘性，又具有弹性，表现为：
• 自漏斗流出后，流束变粗，发生膨胀（挤出胀大现象）； • 搅拌时，停止搅动表现有弹性反转（回弹现象）； • 爬杆现象，同心套管轴向流动现象，无管虹吸现象，次级流现象等。 • 其粘度用一般粘度计无法测定。
• 高含蜡或沥青质的易凝原油、 • 钻井用的钻井液、 • 采油用的增粘液或降粘液， • 各种高分子溶液。
剪切变形规律、流动规律都与牛顿流体有别。
4
定义
流变特性：流体在温度一定及没有湍流的情况下，所承受的 剪切应力与产生的垂直于剪切面的剪切速率之间的关系，即 流体变形与外加应力之间的关系。
这种关系可用流变曲线或流变方程来表示。
• 一受外力就开始流动； • 在一定温度下，剪切应力与剪切速率的比值是常数，不随剪切速率而
变化。动力粘性系数 co，ns剪t 应力与变形速率满足线性关系。
• 气体、水、轻质成品油和高温时的原油等。
3
不满足牛顿内摩擦定律的流体称为非牛顿流体，即剪应 力与变形速率不满足线性关系。
在工业中广泛存在着非牛顿流体，如：
• 开始流动后，其流变曲线的斜率随剪切速率的增大而减小；
• 呈现触变性，在一定剪切速率下，其剪切应力随外力作用时间的延续 而下降，最后达到平衡。
流变方程：
0
K
du dy
n
(n 1)
流变曲线5
17
（2）反触变性流体（震凝性非牛顿流体）
• 在恒定的剪切速率下，其剪切应力随剪切时间的延续而 增大到一个最大值，静止一段时间后又下降，甚至恢复其 初始值； • 例如，某些浓淀粉溶液、鸡蛋白。
关于非牛顿流体的实验
关于非牛顿流体的实验非牛顿流体是一种特殊的流体，其粘度随剪切速率而变化。
与牛顿流体不同，非牛顿流体的粘度不是恒定的，而是随着剪切速率的增加而增加。
在自然界和工程领域中，非牛顿流体具有广泛的应用，例如泥浆、涂料、润滑油等。
为了更好地理解和研究非牛顿流体的性质，进行实验是十分必要的。
本文将介绍关于非牛顿流体的实验目的、实验原理以及实验步骤等内容。
一、非牛顿流体实验的目的1.了解非牛顿流体的基本性质：通过实验观察非牛顿流体在不同剪切速率下的粘度变化，从而了解其流变特性。
2.探究非牛顿流体与牛顿流体的区别：对比非牛顿流体和牛顿流体在剪切速率变化时的粘度变化，揭示两者之间的差异。
3.应用与发展：实验结果可以为工程领域中的非牛顿流体应用提供理论依据，促进相关技术的发展。
二、非牛顿流体实验的原理1.流变学原理：流变学是研究流体在受剪切作用下的形变规律的科学。
非牛顿流体的粘度是流变学中的一个重要参数，它反映了流体在剪切作用下的内部阻力。
2.剪切速率与粘度的关系：非牛顿流体的粘度与剪切速率之间存在一定的函数关系。
通过测量不同剪切速率下的粘度，可以得到非牛顿流体的流变曲线。
3.实验设备：实验过程中需要使用流变仪、粘度计等设备，这些设备可以测量非牛顿流体在不同剪切速率下的粘度。
三、非牛顿流体实验步骤1.准备实验材料：选择具有代表性的非牛顿流体，如泥浆、果酱等。
2.安装实验设备：将流变仪或粘度计按照说明书进行正确安装。
3.设定剪切速率：根据实验要求，设定不同的剪切速率。
4.测量粘度：在每种剪切速率下，测量非牛顿流体的粘度。
5.数据处理：根据实验数据，绘制非牛顿流体的流变曲线。
6.分析与讨论：分析实验结果，探讨非牛顿流体的性质以及与牛顿流体的区别。
通过以上实验步骤，可以深入了解非牛顿流体的性质，并为工程领域中的应用提供理论支持。
需要注意的是，在实验过程中要严格遵守操作规程，确保实验结果的准确性。
同时，根据实验结果，可以进一步研究非牛顿流体的流变机理，为优化非牛顿流体的应用提供科学依据。
非牛顿流体
。。。。。。
非牛顿流体
制作人： 王聪颖 朱万仁
多样的非牛顿流体
车前灯
血液
生活
工业
非牛顿流体
生活 其它
原理
非 牛 顿 流 体 是 指不满足牛顿 黏性实验定律 的流体，即其 剪应力与剪切 应变率之间不 是线性关系的 流体。
那大家来看看这个好 东西吧！
想一想
最后的结果A.液体会吸收声音 B.液体会凝固
C.会溅到身上
D. 以上皆非
现在就是见证奇迹的 时候！
我有一个问题:
软趴趴的是什么东西？
原因
想一想是什么原因 就让我来揭示原因吧！
应用
聚合物工业
血液流变学检查
非牛顿流体 应用
压裂液
防弹衣
其它
前景
1.简化脑动脉瘤内血液流动图，找到动 脉瘤 2.含有非牛顿流体的轮胎 3.非牛顿流体用于艺术品保护
牛顿流体和非牛顿流体PPT讲稿
虹吸马（上就5会）停无止。管对虹于非吸牛现顿 象
流体一旦开始流动就不会停止， 即使低于管路水平面时也不会断 流。这一现象被应用于拉伸粘度 的测量。也是合成纤维具备可纺 性的基础。
（6）汤姆孙减阻效应
1948 年，汤姆(TOMS)在第1 届国际流 变学会议上宣布了他的减阻实验。将少量的聚 甲基丙烯酸加入管内一氯代苯低分子溶液的湍 流中，在一定流量下，管内流动的摩擦阻力显 著下降，这一现象称为减阻现象。由下图可以 看出，当流动由层流转变为湍流时，流线变密， 流量增加，出现减阻现象。湍流减阻可以使流 量增大，对传热、传质有利。
牛顿流体和非牛顿流体课件
一、流体流变特性的分类
表1-1 流体流变特性分类
纯粘性流体
粘弹性流体
与时间无关流体
与时间有关流体
牛 假 胀 宾 屈 卡触 反
多
顿 塑 塑 汉 服 森变 触 种
流 性 性 姆 假 流性 变
类
体 流 流 流 塑 体流 性
型
体体体性
体流
流
体
体
非牛顿流体
表1-1中流体流变特性是按照以下几 个分类标准划分的。
例如：在消防水中添加少量聚乙烯氧 化物，可使消防车水龙头喷出的水的扬程提高 一倍以上。对于水工建筑、水电站建筑中的气 蚀和水锤等特殊现象，用高聚物添加剂可以减 轻其破坏作用。
未添加聚乙烯氧化物的情形
添加聚乙烯氧化物后的情形
四、总结
根据牛顿的理论牛顿流体的粘度：剪切应 力/剪切速率=恒定值，我们知道了流体的粘度 值都是恒定不变的，如水、酒精、轻质油等。 但是实际上，通过人们的研究发现流体的粘度 并不是恒定不变的，正如非牛顿流体粘度：剪 切应力/剪切速率≠恒定值；即粘度是个变化量； 引起其变化的常见的因素是剪切率、时间等。
非牛顿流体实验原理小朋友
非牛顿流体实验原理小朋友引言在我们的日常生活中，我们常常遇到各种各样的物质，如水、油、牛奶等。
这些物质在我们的感知中似乎都是流动的，但你知道吗？并不是所有的物质都是在相同条件下以相同方式流动的。
在非牛顿流体中，物质的流动行为与我们熟悉的牛顿流体有所不同。
在本文中，我们将向小朋友们介绍非牛顿流体的一些基本实验原理。
什么是牛顿流体和非牛顿流体首先，我们需要了解什么是牛顿流体和非牛顿流体。
牛顿流体指的是在外力作用下，流体内部不会发生应力变化，以恒定的剪切应力与剪切速率成正比的流体。
也就是说，无论我们如何施加力量，牛顿流体都会以相同的方式流动。
常见的牛顿流体包括水和空气。
而非牛顿流体则是指在外力作用下，流体的内部会发生应力变化，使其流动方式与施加力量的性质有关。
与牛顿流体不同，非牛顿流体的流动行为更为复杂。
一些常见的非牛顿流体包括牛奶、墙面涂料和湿土等。
非牛顿流体的实验原理现在，我们来介绍一些用于说明非牛顿流体流动行为的实验原理。
淀粉浆的实验淀粉浆实验是介绍非牛顿流体的经典实验之一。
我们可以用以下材料和步骤来进行实验：材料： - 水 - 淀粉粉末 - 捣碎的马铃薯（或马铃薯淀粉）步骤： 1. 将一小部分淀粉粉末加入适量的水中，并搅拌均匀，形成淀粉浆。
注意不要加入过多的淀粉粉末，以免过于稠密。
2. 取一小部分淀粉浆放在手掌心或盘子上。
3. 轻轻地用手指触摸或者用汤匙慢慢地推动淀粉浆。
你会发现，当施加力量时，淀粉浆会变得更加浓稠，变得更像固体。
但当施加较小的力量或慢慢地推动时，淀粉浆又会回到原本的液体状态。
这就是非牛顿流体的一个典型例子。
淀粉浆在受到力量时会改变其流动行为。
当受到较大力量时，淀粉颗粒之间的相互作用增强，形成了类似于固体的结构，所以淀粉浆表现出了较高的粘稠度。
而当力量较小或以较慢的速度施加时，淀粉颗粒之间的相互作用减弱，使其流动性增强，表现为液体的特性。
皮克斯/玉米淀粉的实验除了淀粉浆实验，我们还可以通过做一个简单的皮克斯/玉米淀粉实验来观察非牛顿流体的特性。
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非牛顿流体教案
非牛顿流体教案
一、教学目标：
1. 了解非牛顿流体的特点和应用。
2. 掌握非牛顿流体的分类及其基本性质。
3. 能够通过实验了解非牛顿流体的流变特性。
二、教学内容：
1. 非牛顿流体的特点和应用。
2. 非牛顿流体的分类及其基本性质。
3. 非牛顿流体的流变特性实验。
三、教学过程：
1. 引入
非牛顿流体是一种普遍存在于自然界和工业生产中的流体，其流
变特性与牛顿流体不同，具有很强的应用价值。
比如，化妆品、涂料、胶水、糊等很多物质都属于非牛顿流体，它们的性质和用途都与其流
变特性有关。
今天我们就来学习一下非牛顿流体的基本特点和应用，
以及如何通过实验了解其流变特性。
2. 非牛顿流体的分类及其基本性质
非牛顿流体包括塑性流体、剪切稀释流体、剪切增稠流体等几种
类型。
下面分别介绍它们的基本性质：
（1）塑性流体
塑性流体的流变特性类似于固体，当外力作用达到一定程度时才
开始流动。
比如糨糊、腻子、油漆等。
当它们受到作用力时，一开始
是不会流动的，而是保持原状。
但当外力超过一定的阈值时，它们就
会突破这个限制，开始像液体一样流动了。
（2）剪切稀释流体
剪切稀释流体的特点是在剪切中粘度会降低，比如血液、牙膏、
某些润滑油等。
它们的黏度与剪切率的关系是非线性的，即随着剪切
率的增大，黏度反而降低。
这与其分子结构、电荷等有关。
（3）剪切增稠流体
剪切增稠流体的特点则是剪切力越大，其黏度也相应增大，比如胶凝土、淀粉浆等。
它们的粘度-剪切率关系是非线性的，液体变得更加粘稠。
3. 非牛顿流体的流变特性实验
为了更好地理解非牛顿流体的流变特性，我们可以进行一些实验。
【实验一】糨糊实验
实验材料：糨糊、塑料勺、盘子
实验步骤：
（1）在盘子中铺一层糨糊。
（2）用塑料勺将糨糊压平，再用勺子慢慢地提起糨糊。
（3）糨糊在受到外力时开始流动，但当不受力时会恢复原状。
【实验二】玉米淀粉浆实验
实验材料：玉米淀粉、水、盐、塑料袋、手套
实验步骤：
（1）将玉米淀粉和水按一定比例混合起来，加入少量的盐搅拌均匀。
（2）将混合液倒入塑料袋中，并将其封口。
（3）戴上手套，慢慢用手揉塑料袋中的混合物。
（4）在揉的过程中，混合物的流体性会越来越差，变得更加粘稠。
四、教学总结：
通过本节课的学习，我们了解了非牛顿流体的特点和应用，掌握了非牛顿流体的分类及其基本性质，并通过实验进一步了解了其流变特性。
非牛顿流体在日常生活和工业生产中都有广泛的应用，因此我们需要深入了解它的特性和特点，提高对非牛顿流体的认识。