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  • 1 # 穹下一花樹

    1、 射流脹大(也稱Barus效應,或Merrington效應)現象

    如果非牛頓流體被迫從一個大容器,流進一根毛細管,再從毛細管流出時,可發現射流的直徑比毛細管的直徑大。射流的直徑與毛細管直徑之比,稱為模片脹大率(或稱為擠出物脹大比)。對牛頓流體,它依賴於雷諾數,其值約在0.88~1.12之間。而對於高分子熔體或濃溶液,其值大得多,甚至可超過10。

    一般來說,模片脹大率是流動速率與毛細管長度的函式。模片脹大現象,在口模設計中十分重要。聚合物熔體從一根矩形截面的管口流出時,管截面長邊處的脹大,比短邊處的脹大更加顯著。尤其在管截面的長邊中央脹得最大。因此,如果要求生產出的產品的截面是矩形的,口模的形狀就不能是矩形,而必須是四邊中間都凹進去的形狀。

    2、爬杆效應(也稱為Weissenberg效應)

    1944年Weissenberg在英國倫敦帝國學院,公開表演了一個有趣的實驗:在一隻有黏彈性流體(非牛頓流體的一種)的燒杯裡,旋轉實驗杆。對於牛頓流體,由於離心力的作用,液麵將呈凹形;而對於黏彈性流體,卻向杯中心流動,並沿杆向上爬,液麵變成凸形,甚至在實驗杆旋轉速度很低時,也可以觀察到這一現象。在設計混合器時,必須考慮爬杆效應的影響。同樣,在設計非牛頓流體的輸運泵時,也應考慮和利用這一效應。

    3、無管缸吸或開口虹吸現象

    對於牛頓流體來說,在虹吸實驗時,如果將虹吸管提離液麵,虹吸馬上就會停止。但對高分子液體,如聚異丁烯的汽油溶液和百分之一的POX水溶液,或聚醣在水中的輕微凝肢體系等,都很容易表演無管虹吸實驗。將管子慢慢地從容器撥起時,可以看到雖然管子己不再插在液體裡,液體仍源源不斷地從杯中抽出,繼續流進管裡。甚至更簡單些,連虹吸管都不要,將裝滿該液體的燒杯微傾,使液體流下,該過程一旦開始,就不會中止,直到杯中液體都流光。這種無管虹吸的特性,是合成纖維具備可紡性的基礎。

    4、湍流減阻(也稱Toms效應)現象

    非牛頓流體顯示出的另一奇妙性質,是湍流減阻。人們觀察到,如果在牛頓流體中加入少量聚合物,則在給定的速率下,可以看到顯著的壓差降。湍流一直是困擾理論物理和流體力學界未解決的難題。然而在牛頓流體中加入少量高聚物新增劑,卻出現了減阻效應。有人報告:在加入高聚物新增劑後,測得猝發週期加大了,認為是高分子鏈的作用。

    雖然湍流減阻效應的道理尚未弄得很清楚,卻己有不錯的應用。在消防水中新增少量聚乙烯氧化物,可使消防車龍頭噴出的水的揚程提高一倍以上。應用高聚物新增劑,還能改善氣蝕發生過程及其破壞作用。

    非牛頓流體概念介紹

    非牛頓流體,是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體,即其剪應力與剪下應變率之間不是線性關係的流體。非牛頓流體廣泛存在於生活、生產和大自然之中。絕大多數生物流體都屬於所定義的非牛頓流體。人身上血液、淋巴液、囊液等多種體液,以及像細胞質那樣的“半流體”都屬於非牛頓流體。

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