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胀流性

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四种不同类型流体的剪应力剪应变率之间的关系

胀流性(Dilatant),又称为剪切增稠(英語:shear thickening),是指剪切速率或者剪应力增加到某一个数值时,液体中形成了新的结构,引起了阻力的增加,导致液体的表观粘度增大,同时伴随着体积的胀大的现象。

胀流性流体是非牛顿流体中的一种,与之相反的是剪切稀化流体

具有胀流性的流体称为胀流性流体dilatant fluid),大多数固体含量多的流体都是属于这一类的。这类流体在静止时,流体中的固体粒子处在堆砌得很紧密的状态,粒子间空隙很小并充满液体。当作用在悬浮液上的剪应力很大或者剪切速率很快的时候,粒子的移动速度较快,粒子间的空隙增大,悬浮体系的总体积增大,粒子间移动时的润滑作用减小,阻力增大,引起了流体表观粘度增大,从而致使在流动过程中能耗增大,增加剪切力并不能成比例的增大剪切速率。这种性质正好与剪切稀化流体的流动性质相反。

常见的胀流性流体有陶瓷泥浆,糖果配料,玉米淀粉以及沙水混合物等含高度抗絮凝固体的流体。

与其他流体类型的关系

牛顿流体、胀流性流体、假塑性流体、宾汉流体的剪应力和剪应速率之间的关系如右图所示。

Ostwald-De Waele曾经提出指数定律方程,其数学式如下:[1]

式中K和n为常数,系非牛顿性参数(K-粘度系数;n-流动行为特性指数),γ 是剪切速率,η则是液体的粘性,它是一种反映粘性流体流变性质的经验性数学关系式,在一定数量级范围内有相当好的准确性。

参考文献

  1. ^ Cunningham, Neil. Rheology School. Brookfield Engineering. [4 June 2011]. (原始内容存档于2011年7月25日).