A+醫學百科 >> 牛頓流體

英文譯名：Newtonian Fluid

牛頓流體是指在受力后極易變形，且切應力與變形速率成正比的低粘性流體。凡不同于牛頓流體的都

稱為非牛頓流體。

牛頓內摩擦定律表達式：τ=μγ

式中：τ--所加的切應力；

γ--剪切速率（流速梯度）；

μ--度量液體粘滯性大小的物理量，簡稱為黏度，物理意義是產生單位剪切速率所需要的剪切應力。

從流體力學的角度來說，凡是服從牛頓內摩擦定律的流體稱為牛頓流體，否則稱為非牛頓流體。

所謂服從內摩擦定律是指在溫度不變的條件下，隨著流速梯度的變化，μ值始終保持一常數。

水、酒精等大多數純液體、輕質油、低分子化合物溶液以及低速流動的氣體等均為牛頓流體；高分子聚合物的濃溶液和懸浮液等一般為非牛頓流體。　　

具體內容

任一點上的剪應力都同剪切變形速率呈線性函數關系的流體。最簡單的牛頓流體流動是二無限平板以相對速度U相互平行運動時,兩板間粘性流體的低速定常剪切運動（或庫埃特流動）。

1687年，I.牛頓首先做了最簡單的剪切流動實驗。他的實驗如圖所示。在平行平板之間充滿粘性流體，平板間距為d，下板B靜止不動，上板C以速度U在自己平面內等速平移。由于板上流體隨平板一起運動,因此附在上板的流體速度為U，附在下板的流體速度為零。實驗指出，兩板之間的速度分布u(y)服從線性規律。作用在上板的力同板的面積、板的運動速度成正比，同間距d成反比。由此得出： (1)

式中τ為剪應力；為剪切變形速率;μ為流體動力粘性系數（即粘度）。這就是著名的牛頓粘性定律。凡是符合此定律的流體稱為牛頓流體，否則是非牛頓流體（見非牛頓流體力學）。 假設流體是各向同性的，應力張量和變形速率張量呈線性齊次函數關系，則它們之間的最一般線性關系式為： pij＝-pδij＋2μ(sij-δij)＋μ┡δij，　(2)

式中pij為應力張量；pij＝－pδij＋τij,P為各向同性壓力，τij為偏應力張量；sij為變形速率張量;為各向同性體積變形速率張量；δij為克羅內克符號；μ┡為膨脹粘性系數。式(2)就是廣義牛頓粘性定律的數學表達式。

公式(1)(2)是牛頓流體的重要標志，也是確定流體流動時必不可少的本構方程。自然界中許多流體是牛頓流體，例如水、空氣等。　　

分類

流體按壓縮性的大小分氣體和液體。氣體極易壓縮，亦稱稱為可壓縮流體；液體幾乎不可以壓縮，既稱為不可壓縮流體。

流體按變形特點又分為牛頓流體和非牛頓流體。

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