任一點上的(de)剪(jian)應力都同剪(jian)切變形(xing)速(su)率(lv)呈(cheng)線性函(han)數關系的(de)流(liu)體稱為(wei)牛頓流(liu)體。
1687年,I.牛頓首(shou)先做(zuo)了最簡單的(de)(de)剪切流(liu)動(dong)實驗(yan)。他的(de)(de)實驗(yan)如圖(tu)1所示(shi)。在(zai)平(ping)行平(ping)板(ban)之間充滿粘性流(liu)體,平(ping)板(ban)間距(ju)為d,下板(ban)B靜止不動(dong),上(shang)板(ban)C以(yi)速(su)(su)(su)度(du)(du)U在(zai)自己平(ping)面(mian)內等速(su)(su)(su)平(ping)移。由于板(ban)上(shang)流(liu)體隨(sui)平(ping)板(ban)一(yi)起運動(dong),因此附(fu)在(zai)上(shang)板(ban)的(de)(de)流(liu)體速(su)(su)(su)度(du)(du)為U,附(fu)在(zai)下板(ban)的(de)(de)流(liu)體速(su)(su)(su)度(du)(du)為零。
假設(she)流體是(shi)各向同性(xing)的,應力(li)張量(liang)和變形速率張量(liang)呈線性(xing)齊次函數關(guan)系(xi),則它們之間的最(zui)一般線性(xing)關(guan)系(xi)式為:
式中為(wei)(wei)應(ying)力張(zhang)量(liang)(liang),p為(wei)(wei)各向同性壓力,為(wei)(wei)偏應(ying)力張(zhang)量(liang)(liang);為(wei)(wei)變形(xing)速(su)率張(zhang)量(liang)(liang);為(wei)(wei)各向同性體(ti)積變形(xing)速(su)率張(zhang)量(liang)(liang);為(wei)(wei)克(ke)羅內克(ke)符號;為(wei)(wei)膨脹粘性系數。式(2)就(jiu)是(shi)廣義(yi)牛頓(dun)粘性定律的(de)數學表達式。
公式(shi)(1)(2)是牛頓流(liu)體的(de)重(zhong)要(yao)標志,也是確(que)定流(liu)體流(liu)動時必不可少的(de)本構方程(cheng)。
自然界中許多(duo)流(liu)(liu)體(ti)(ti)是牛頓(dun)流(liu)(liu)體(ti)(ti)。水、酒精等大多(duo)數純液(ye)(ye)體(ti)(ti)、輕質油、低(di)分(fen)子化合物(wu)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)以及低(di)速流(liu)(liu)動的氣體(ti)(ti)等均為牛頓(dun)流(liu)(liu)體(ti)(ti);高分(fen)子聚合物(wu)的濃溶(rong)(rong)液(ye)(ye)和懸(xuan)浮液(ye)(ye)等一般為非牛頓(dun)流(liu)(liu)體(ti)(ti)。