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1、前三章的补充和修改及第四章课后题第一张（补充）5.牛顿本构方程所描述的流体流变性的基本特点是什么？流变性符合牛顿内摩擦定律，流体的粘度为常数。J-（修改） 6. 以流变性作为分类原则，流体可分为哪几类？每类流体的流变学主 要特点是什么？无粘流体（帕盼忆流体）r=0牛顿流体r=? （二常数）粘4生非牛顿流体t = /X?）/非牛顿流体 =时变非牛顿流体r = /XAO/粘弹性流体厂=/（兀久f炉（补充）8.请描述剪切稀释现象、爬杆现象和无管虹吸现象 剪切稀释：非牛顿流体视粘度随剪切速率的增加而降低 剪切增稠：非牛顿流体视粘度随剪切速率的增加而增加。 爬杆现象：用杆搅拌流体，牛顿流体呈现中心低，边
2、缘高的特点，而非牛顿流体 沿旋转轴向上运动，呈现中心高，边缘低的特点，该现象为非牛顿流体的爬杆现 象。无管虹吸现象：在两个分别盛有牛顿流体与粘弹性流体的烧杯内插入一根玻璃管 以造成虹吸。当虹吸开始后，慢慢地将虹吸管从液体中提出，此时看到牛顿流体 虹吸中断，而粘弹性流体却继续有虹吸现象，这就是无管虹吸现象。（修改） 1. 如何理解流体的连续介质假设？流体的连续介质假设 流体是由连续分布的流体质点所组成。为满足其空 间几何条件：质点的宏观尺度须足够小，以至于可以将其视为空间的“点”;为 满足物理量稳定条件：质点的微观尺度须足够大，以至于该质点中可以包含足够 多的分子或粒子。即宏观上充分小，微观上充
3、分大.（修改） 2. 简述流体连续性假设成立的条件。 多数实际问题：特征尺寸一般远大于流体的分子平均自由程。 研究对象：一般是流体的宏观特性，即大量分子的统计平均特性。（补充）3.根据“质点”与“点”的概念，分析以空间坐标（x1,X2,X3）所表 征的质点的意义。质点:在流体介质中的一个微小体积元被称为“物质点”，简称“质点”。空间点:用来描述空间内某一固定位置的几何量被称为“空间点”，简称“点”。空间坐标（x1,x2,x3）所表征的质点表示为该质点占据空间坐标为（x1,x2,x3） 的位置。X|片曲血： i AtT：?dxJd把这个图加在原来的答案上就好）（补充）8.绘图说明表征流体质点的微
4、元四面体上的应力张量T中各分量的意 义。（补充） 9. 试证明应力张量为对称张量。（只需把这幅图加在原来的答案上即 可）（补充）11试分析流体控制方程的封闭性。为使控制方程封闭，需要补充的流 变性本构方程为哪几个？补充六个流变方程，状态方程：p =p（p, t）内能方程：E=C T,热通量方程: pq=k V T应力方程（剪应力互等定理）T（ T =T ； T =T ； T =T） ij ji jk kj ik ki（补充）3. 根据本构方程客观性原理，讨论速度梯度分解的意义。（不考） （补充）4. 简述材料函数与本构方程在概念上的区别与联系。为什么有了本构 方程的概念后还要引入材料函数的概念
5、？ 材料函数：能够反映材料在力的作用下流动行为并通过仪器可测定的时间和力等 变量的函数 本构方程：在不同物理条件下（如温度、压力、湿度、辐射、电磁场等），以应力、 应变和时间的物理变量来定量描述材料的状态的方程 二者不是一个概念，大多数的材料函数不能直接反映出本构方程，但是牛顿流体的材料函数可以反映出本构方程。（补充）5. 根据本构方程所表征的流变性，介质可分成哪几类？每类介质的流 变 性 各 有 什 么 主 要 特 征？ 農通常力学条件下财料笛分类Log/1/ o|-创性体固体丿VT- 一 (；赵4庠行洛W-T - Ty.Y.t)+粘昭（董）性体r二“翼非换性粘性体小 1JL Xl LJl
6、a1- 流体T -HYr = 0筑性粘性体-拓祗牲律尸vJu rr（补充）10.根据一般聚合物溶液视粘度曲线，分析幂律模型对描述聚合物溶液流变性的适应范围。（在原来的答案上加一幅图。）丢斜聚令g滾Z度（斜线部分符合幕律模型）（补充）18试比较Maxwell和Kelvin力学模型，由这两种不同的模型得到 的本构方程所描述的介质流变行为有何不同？1）力学模型 （2）本构方程3）应力松驰特性Maxwell# 型 T = TQeKelvin# 5!Kelvinj0t4!:井桥祂体M苏well模型 瞬时弹性Maxwell 模型弹性应变立即回复, 粘性应变保留下来Kelvin推迟弹性Kelvin棋型经过无
7、限时闾， 应变将完全回复(5)螞吏过程(7)攜遊的对料Maxwell 型 y = - + -tG Maxwellt粘聲牲缺体Kelvin 焕型 / =Gl-? AKelvin型粘弹性冏体第四章1. 流变性测量对流场的基本要求是什么？可以相对独立地表现出材料的特定流变行为，或可以利用测取的参数确定材料的 特定流变行为。2.试推导牛顿流体在圆管内流动的速度和流量方程。根据管流的特点，血洙首先由任意半径r处的剪应力表达式。根据稳定管流加速度为0,该流体柱受力:圆管两端面的外加压力差9柱休表面的外层流休对其粘性阻力，等于剪切应力 2 nrl rn推出rz=-竽.dv r/ y=-77 = 对牛顿流体在
8、圆管中层流，其速度分布方程” 门Apr-：n 积分，并代人边界条件=陀v =0通过从 r 到 r+dr 的圆环柱体的体积流量为:3. 在圆管中稳定流动实验中可直接测得的参数为压差和流量，如果利用所测得 压差和流量数据可以确定流体的粘度和壁面剪切速率，能否根据这两式的计算结 果绘制一般流体的视粘度曲线？为什么？不能，因为在推导过程中用到的是牛顿流体的本构方程，所以结果只适用于牛顿 流体，而不适用于一般的流体。4试推导牛顿流体在狭缝内压力流动的速度和流量方程。流体在长l,高度h和宽度w的狭缝中作稳定的简单剪切流动。在狭缝中取对称于 y 轴，厚度为2y的薄片微元体。驱动力Apw2y流动阻力印技谜富丁
9、积分上式,并利用壁面无滑移边界条件,狭缝内的速度分布在狭缝流通截面上对dq=vxwdy 积 分 J-Jr/2 *27/-乩乜-y1 dy12/5.在推导牛顿流体的圆管流动、狭缝流动、同轴环隙流动的粘度和剪切速率时,分别引入了那些假设条件？这些假设条件对于流体流变性的测量有哪些限制？6. 绘出落球粘度计的原理简图,并简述其基本原理。已知陋讣兰盛球竺圧球半径r球下落速度vm落球阻力：r =6nn rv；Tr Fg 2匸二(门-“)g rL =9 7经壁面校正；经液面高度校正：77 =丿(1 + 33刃町;经速度校正心。7.落球粘度计需要对Stokes方程进行哪些校正？实际应用的落球粘度计如何 处理
10、这些问题?校正如上题所述；实际应用中：在分析实验数据时，由于校正的困难，所以有时 将Stokes定律改写为下列经验方法K为仪器常数，由已知粘度试样测定得到，再由上式计算未知样品的粘度。t为小 球通过固定标记确定距离的时间.8. 落球粘度计能否用于研究非牛顿粘性？为什么？ 不能研究粘度的剪切速率依赖性，不能用于非牛顿流体。可测得的动力学参数 : 内、外圆筒上的角速度；9. 绘出同轴圆筒流变仪原理简图，并导出确定视粘度和剪切速率的计算式。内、外圆筒上的扭矩昭求尸国心4“2心见）；n = q（RvR2vQ2.MM2c(rJ=q n(R2)=n2边界条件：dQy = r剪切速率： :运动方程：积分运动方程2群（厂=得倉作用于任一半径为r柱面的单位长度上的扭矩M二二=；U, M 不依赖于r,在环空中的径向方向的任意 r 处的扭矩为常数，5 =心=硏，由边界条件得：，己.的单值函数,有唯一的逆，可以写成9；（）积分上式，/ = 2（r）=（1）对于牛顿模型7 ；可推知根据巧=AT/2/r局.巧=Mf/2Rl Mr=A/h2）对于/-(2口二山2利用窄间隙假设和中值定理，般流体（非牛顿模型）(）；再假设沿整个间隙剪切速率是常量汨久宁 412 ,八些出 4/2ri 丁2Ri - R,(1蕙西7磯舞込=Mf廉邈）10. 请分析导致同轴圆筒流变仪测量误差的原因，并详细论述其误差修正的方 法。
