非牛頓流體
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牛頓1687年發(fā)表了以水為工作介質(zhì)的一維剪切流動的實驗結(jié)果。
實驗是在兩平行平板間充滿水時進(jìn)行的(圖1)，下平板固定不動，上
平板在其自身平面內(nèi)以等速U向右運動。此時附于上下平板的流體質(zhì)
點的速度分別為U和0，兩平板間的速度呈線性分布。由此得到了著
名的牛頓粘性定律
相關(guān)理論
斯托克斯1845年在牛頓這一實驗定律的基礎(chǔ)上，作了應(yīng)力張量是
應(yīng)變率張量的線性函數(shù)、流體各向同性、流體靜止時應(yīng)變率為零的三
項假設(shè)，從而導(dǎo)出了廣泛應(yīng)用于流體力學(xué)研究的線性本構(gòu)方程，以及
現(xiàn)被廣泛應(yīng)用的納維－斯托克斯方程。
后來人們在進(jìn)一步的研究中知道，牛頓粘性實驗定律(以及在此
基礎(chǔ)上建立的納－斯方程)對于描述像水和空氣這樣低分子量的流體
是適合的，而對描述具有高分子量的流體就不合適了，那時剪應(yīng)力與
剪切應(yīng)變率之間已不再滿足線性關(guān)系。為區(qū)別起見，人們將剪應(yīng)力與
剪切應(yīng)變率之間滿足線性關(guān)系的流體稱為牛頓流體，而把不滿足線性
關(guān)系的流體稱為非牛頓流體。
早在人類出現(xiàn)之前，非牛頓流體就已存在，因為絕大多數(shù)生物流
體都屬于現(xiàn)在所定義的非牛頓流體[1]。人身上的血液、淋巴液、囊
液等多種體液以及像細(xì)胞質(zhì)那樣的“半流體”都屬于非牛頓流體。現(xiàn)
在去醫(yī)院作血液測試的項目之一，已不再說是“血粘度檢查”，而是
“血液流變學(xué)檢查”(簡稱血流變)，這就是因為對血液而言，剪應(yīng)力
與剪切應(yīng)變率之間不再是線性關(guān)系，已無法只給出一個斜率(即粘度)
來說明血液的力學(xué)特性。
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