強化性流體

在恆定的溫度下，隨著時間的變化，如果流體的切應力和表觀黏度幾乎沒有任何明顯變化，這種流體稱之為強化性流體。

基本介紹

• 中文名：強化性流體
• 套用領域：流體分析

強化性流體的性質

並非所有流體都具有完全相同的應力和應變率的關係。 如果從沒有應力和沒有變形的狀態開始，切應力和角變形率成正比，這種流體就稱為牛頓流體。 在此情況下，比例常數定義為絕對粘性係數或動力粘性係數。因此，牛頓流體具有這樣一種性質，即它的動力粘性係數與流體所處的運動狀態無關。 最常見的流體，如空氣河水，均勻牛頓流體。 在牛頓流體和服從虎克定律的固體之間有類似指出，前者具有一個把應力和變形率聯繫起來的不變的粘性係數，後者又一個把應力和變形量聯繫起來的不變的彈性模量。

在應力與變形率之間具有變比例係數的流體稱為非牛頓流體。 在此情況下，比例係數可能與承受切力的時間長短以及切力的大小有關。 然而，大量不常遇到卻是極為重要的流體是非牛頓流體。 有些物體，突出的如一些塑體，當應力低於其屈服應力時，它們狀如固體，而當高於其屈服應力時，它們就具有流體般的形態。 流變學就是研究塑體和非牛頓流體的學科。 近年來，在工程套用中，非牛頓流體的重要性正在日益增加，因此已經越來越受到重視。

特點

一切流體均由不連續分布並不斷運動著的分子所組成。 在前面的流體的定義和特徵中，忽略掉這種各不相連的分子結構，而把流體當作一種連續介質。 這就意味著，在流動中所取的一切尺寸比之分子間距要大得多，即使考慮到聚變比為零的情況也是這樣。 這還意味著在全部給定的流體體積中流體的一切特性，如密度和粘性，都是逐點連續的。

應當說明，連續介質性的粘性流體的一個重要性態是，它在剛性邊界上具備無滑移條件。 通過試驗，我們觀察到實際流體總是粘附於邊界上，必須始終滿足這個物理條件。

現在來定義和說明流體的特性。 這些特性至少有四類：

1、 運動學特性（線速度，角速度，渦量，加速度和應變率）。

2、 輸運特性（粘度，導熱係數，質量擴散係數）。

3、 熱力學特性（壓力，密度，溫度，焓，熵，比熱，Prandtl數，體積模量，熱膨脹係數）。

4、 其他特性（表面張力，蒸汽壓力，渦擴散係數，表面適應係數）。

強化性流體的輸運特性

按照輸運過程的不同類型，把可用的分析方法進行分類是有益的。 換言之，應當這樣選擇分析方法，從而能套用於所要解決問題的物理定律。 伴隨著流體運動的基本的輸運現象的是質量、熱量和動量輸運。 也就是說，這些過程的每一種都是和作為觀測與經驗的結果而得出的基本物理定律相聯繫的。 這些過程與定律摘要如下：

過 程	觀測定律
質量輸運	物質守恆
熱量輸運	能量守恆（熱力學第一定律）
動量輸運	牛頓第二定律（運動方程）

三個所謂輸運特性是粘度、熱導率（導熱係數）和質量擴散係數。 之所以有這樣的取名稱，是因為它們分別同動量、熱量和質量的運動或輸運有關。 研究粘性流動實質解決動量輸運問題。 這三個係數的每一個都將通量或輸運通特性梯度聯繫起來。 粘性將動量通量同速度梯度聯繫起來；熱導率將熱通量同溫度梯度聯繫起來；擴散係數將質量輸運同濃度梯度聯繫起來。 此外，動量、熱量和質量同量問題的數學性質常常是相似的，有時可以進行真實的比擬關係。 但是，應該注意，這種比擬在多維問題中是不成立的，因為熱量通量和質量通量是向量，而動量通量（應力）是張量。