非牛顿性液体非牛顿流体的奇妙特性及应用

Question

如题所述

Answer 1

非牛顿性液体，或称非牛顿流体，展现出一系列独特的奇妙特性，这些特性在工业应用中具有显著价值。当非牛顿流体从大容器流入毛细管，射流的直径会显著大于毛细管直径，这个现象称为模片胀大，其胀大率与流动速率和毛细管长度有关。在口模设计中，这种现象要求口模形状非对称，以确保产品截面的精确形状。

另一个有趣的特性是爬杆效应，由Weissenberg在1944年的实验中首次观察到。当旋转具有黏弹性的非牛顿流体时，液体会沿杆向上移动，形成与牛顿流体截然不同的液面形态。在混合器和输运泵的设计中，爬杆效应是不可忽视的因素。

无管虹吸现象只在非牛顿流体中常见，如高分子溶液，即使在没有虹吸管的情况下，液体也能持续流动。这种特性在合成纤维的纺丝过程中起着关键作用，对化纤生产具有重要价值。

非牛顿流体还展示了湍流减阻特性，即在加入少量聚合物后，流动阻力显著降低。这种减阻效应在消防水增压和气蚀改善等方面有实际应用，被称为Toms效应。

除了上述特性，非牛顿流体还有拔丝性、剪切变稀、连滴效应和液流反弹等，这些特性在工业生产中有着广泛的应用，包括工艺改进、设备设计和产品质量提升。

由于其在工业和日常生活的广泛影响，非牛顿流体的研究越来越受到科学界的关注。在1996年的国际理论与应用力学大会上，非牛顿流体流动是重点讨论的主题之一，表明其在流体力学领域的研究具有挑战性和重要性。