賓漢體

賓漢體是賓漢（E.C.Bingham）於1919年提出的一種理想物體，即在承受較小外力時物體產生的是塑性流動，當外力超過屈服應力t時，就按牛頓液體的規律產生粘性流動。

基本介紹

• 中文名：賓漢體
• 外文名：Bingham body
• 提出時間：1919
• 提出者：賓漢（E.C.Bingham）
• 學科：冶金工程
• 領域：能源

簡介

賓漢體（E.C.Bingham body）是賓漢（E.C.Bingham body）於1919年提出的一種理想物體，是指在承受較小外力時物體產生的是塑性流動，當外力超過屈服應力τ時，就按牛頓液體的規律產生粘性流動。

流變模型

賓漢體的流變模型是由聖維南塑性固體（StV）和牛頓粘性液體模型（N）並聯後與胡克固體模型（H）串聯而成的。（圖1）即在受較小外力作用時物體產生的彈性流動，外力超過屈服應力θt時，就按牛頓液體的規律產生粘性流動。

圖1

流變方程

賓漢體（Bingham body）的流變方程為τ=θt+ηr；式中τ——剪應力；θt——屈服應力；η——粘性係數；r——速度梯度。其流變曲線見圖2。這種物體是聖維南塑性固體和牛頓粘性液體的混合體。賓漢對於硅藻土、瓷土和石墨等的懸膠的研究，以及以後對油漆的研究，都認為具有這種流變特徵。一般認為水泥淨漿也具有賓漢體的流變特性。

圖2

塑性流動

塑性流動(plastic flow)即液體只有在應力超過τ0時才開始流動。塑性流動的流動特性曲線不通過原點。塑性流動分為賓漢流動和非賓漢流動。賓漢流動(Bingham flow)是指當應力超過τ0時，流動特性符合牛頓流體規律的流動。而非賓漢流動是指不符合牛頓流動規律流動。把具有這兩種流動特性的液體分別稱為賓漢流體或非賓漢流體。食品中的濃縮肉汁就是一種典型的賓漢流體。卡松在研究了油漆流動的網架結構與剪下速率的關係後發現剪下應力和剪下速率有如下關係：σ1/2=σ01/2+ηaε1/2。

一部分非賓漢流體液態食品的流動規律符合卡松公式，如番茄醬、朱古力等。

牛頓流動

不同黏度的流體，應力與應變速率存在一定的函式關係。牛頓流體是指黏度不會隨剪下速率的變化而變化，剪下速率(shear rate)與剪下應力(shear srtess)成正比的流體。牛頓流體的流動狀態方程式如下：

τ=ηγ

其中，η指為黏度(viscosity)，體現了流動的阻力，表示剪下應力與剪下速率之間的比例係數，γ表示剪下速率，τ表示剪下應力。對於牛頓流體而言，剪下速率的變化不會影響其黏度。理想的牛頓流體各向同性，且不能壓縮，不具有彈性。一定範圍內基本符合牛頓定律的流體在流變學中被當做牛頓流體進行處理。如食品中的水、普通蜂蜜、油、酒、液糖、玉米糖漿、過濾後的果汁等，由於完全的牛頓流體在自然界中不存在，通常都按牛頓流體分析計算。