任一點上的剪應力都(dou)同(tong)剪切變形速率呈線性函數(shu)關系(xi)的流體稱為牛頓流體。
1687年(nian),I.牛頓(dun)首(shou)先做了最簡單的(de)剪切流動(dong)實驗。他的(de)實驗如圖1所示。在(zai)平(ping)行平(ping)板(ban)(ban)(ban)之(zhi)間充滿粘性流體,平(ping)板(ban)(ban)(ban)間距為(wei)d,下板(ban)(ban)(ban)B靜止不動(dong),上板(ban)(ban)(ban)C以速度U在(zai)自己平(ping)面內(nei)等速平(ping)移。由于板(ban)(ban)(ban)上流體隨平(ping)板(ban)(ban)(ban)一起運動(dong),因此附在(zai)上板(ban)(ban)(ban)的(de)流體速度為(wei)U,附在(zai)下板(ban)(ban)(ban)的(de)流體速度為(wei)零。
假設流(liu)體是各(ge)向同性的(de)(de),應力張(zhang)(zhang)量(liang)和變(bian)形(xing)速率張(zhang)(zhang)量(liang)呈線性齊次函數關系(xi)(xi),則它們(men)之間的(de)(de)最(zui)一般線性關系(xi)(xi)式為(wei):
式中為應力(li)張量(liang),p為各向同性(xing)壓力(li),為偏應力(li)張量(liang);為變形速(su)率張量(liang);為各向同性(xing)體(ti)積變形速(su)率張量(liang);為克羅內克符號;為膨(peng)脹粘(zhan)(zhan)性(xing)系數(shu)。式(2)就是廣義牛頓粘(zhan)(zhan)性(xing)定律的數(shu)學表達式。
公式(1)(2)是牛(niu)頓流體(ti)(ti)的(de)重要(yao)標志,也是確(que)定流體(ti)(ti)流動時必(bi)不可少的(de)本(ben)構方程。
自(zi)然(ran)界中許多流(liu)體(ti)是牛頓流(liu)體(ti)。水、酒精(jing)等大多數純液(ye)體(ti)、輕質油、低分(fen)(fen)子化合物溶(rong)液(ye)以及低速流(liu)動的(de)(de)氣體(ti)等均為牛頓流(liu)體(ti);高分(fen)(fen)子聚(ju)合物的(de)(de)濃溶(rong)液(ye)和懸(xuan)浮液(ye)等一般為非牛頓流(liu)體(ti)。