1103032004-胡偉-第一章 流體流動-1.9

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1、第一章流體流動第一章流體流動1.9非牛頓流體的流動1.9.1非牛頓流體的流動特性主講人:胡偉合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系121.9.1非牛頓流體的流動特性一、假塑性流體?n?1dduxduxnb令??K?du?adydyx??K????dyn?1??duc表觀黏度??Kx流性指數(shù)dy剪應(yīng)力稠度指數(shù)duxo變?yōu)???非牛頓黏性方程duxdyduxdy???流體的流變圖dy34二、脹塑性流體?n?1dduxduxb令??Kadydydux???n?1dudyc表觀黏度??Kx?n?1?dy?n?1?duxo變?yōu)???非牛頓黏性

2、方程duxdydy流體的流變圖561三、賓漢塑性流體三、賓漢塑性流體?ddubdu????Kxa????Kx非牛頓黏性方程00dydycdudu???xx???牛頓黏性方程dydyoduxdy78一、管內(nèi)層流第一章流體流動1.9非牛頓流體的流動前面在討論牛頓流體在管內(nèi)流動時曾經(jīng)指出,剪應(yīng)力沿管徑方向的分布與流體性質(zhì)無關(guān),即1.9.1非牛頓流體的流動特性?p?psf???r?rN/m2或Pa2L2L1.9.2冪律流體在管內(nèi)流動的阻力剪應(yīng)力壓力差壓力降910一、管內(nèi)層流一、管內(nèi)層流對于非牛頓流體,上式同樣適用。對于冪律流體

3、在聯(lián)立上式并積分得,管內(nèi)的流動,有?pnsf?duz?r?K???dun2L?dr??z???K???N/m2或Pa1?dr?0r??p?nisf溫馨提示:?du??r?dr?uz?r??邊界條件z?2KL?剪應(yīng)力稠度指數(shù)1n??p?n?n?1n?1?sf?n?u???rn?rzn?1?2KL??i?????11122一、管內(nèi)層流一、管內(nèi)層流1pn??sf?或:??duz????r??dr管中最大的流速為?2KL?11nn?1n??p?nn?1n??psf?sfnu???rn?u???r?Cmax??izn?1?2KL

4、?n?1?2KL???1n??p?nn?1根據(jù)截面平均流速定義,得sfr?r,u?0,C????rniz??in?1?2KL?111rn??p?nn?1isf1u?udA?2?rudr???rnn??p?n?n?1n?1?A??z?r2?0z3n?1?2KL?isf?n?Ai??u???rn?rzn?1?2KL??i?????1314一、管內(nèi)層流一、管內(nèi)層流1n??p?n?n?1n?1?sf?n?uz??????rin?r?上式中,當(dāng)n=1(牛頓流體),速度分布為拋物線,即?n?1?2KL???1???p?nn?1?2

5、?nsf?r?u???rinu?2u?1????3n?1?2KL?z?r??????i???故,上式可改寫為???n?1??n?1?uz3n?1?r?nuz3n?1??r??nu?n?1?1??r????1???????i???un?1???ri???1516一、管內(nèi)層流一、管內(nèi)層流1n??p?nn?13n1nun?2sf???由平均速度公式知,u?????rin故,??8K??3n?1?2KL?n??d2?n??聯(lián)立,3n1nun?2nn???n?1?3n?1?u?64K??8?psf?2KL??4n?dn應(yīng)當(dāng)指出書

6、上nn?1????ri6464此處有誤?L?u2?n2?n1?n?*?p???du8Resfd2n?3n?1?K???4n?17183一、管內(nèi)層流二、管內(nèi)湍流n2?nn上式中,*?du?4n?1?n通過實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián),冪律流體在光滑管中作湍流流動時的Re???8K?3n?1?摩擦系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)方程為1?n214.0?*?f??0.4?0.75lg?Re????1.2非牛頓流體的fn???4???n廣義雷諾數(shù)當(dāng)Re*<2000時,流動為層流。式中f??4稱為范寧摩擦因子當(dāng)n=1時,Re*即為牛頓流體情況。19204

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