任一點上的剪(jian)應力都同剪(jian)切變形(xing)速率呈線性函數關系(xi)的流(liu)體(ti)稱為(wei)牛頓(dun)流(liu)體(ti)。
1687年,I.牛頓首(shou)先(xian)做了最(zui)簡單(dan)的剪切流動(dong)實(shi)驗。他的實(shi)驗如圖(tu)1所示。在平(ping)(ping)行平(ping)(ping)板(ban)之間充(chong)滿(man)粘性(xing)流體,平(ping)(ping)板(ban)間距為d,下(xia)板(ban)B靜(jing)止不(bu)動(dong),上(shang)板(ban)C以速度U在自己平(ping)(ping)面內等速平(ping)(ping)移(yi)。由于(yu)板(ban)上(shang)流體隨平(ping)(ping)板(ban)一起運動(dong),因此(ci)附在上(shang)板(ban)的流體速度為U,附在下(xia)板(ban)的流體速度為零。
假設流體是各向同性(xing)的,應(ying)力張量和變形速率(lv)張量呈線(xian)性(xing)齊次函(han)數關(guan)系,則它們之間(jian)的最一般線(xian)性(xing)關(guan)系式為:
式中(zhong)為(wei)應力張(zhang)量(liang),p為(wei)各(ge)向同(tong)性壓力,為(wei)偏應力張(zhang)量(liang);為(wei)變形(xing)速率張(zhang)量(liang);為(wei)各(ge)向同(tong)性體積變形(xing)速率張(zhang)量(liang);為(wei)克羅(luo)內(nei)克符(fu)號(hao);為(wei)膨(peng)脹粘(zhan)性系數。式(2)就是廣義牛頓粘(zhan)性定律的(de)數學表達式。
公(gong)式(1)(2)是(shi)牛頓流體的重要(yao)標志(zhi),也是(shi)確定(ding)流體流動時必不可少的本構方程。
自(zi)然界(jie)中許(xu)多流(liu)體是牛頓流(liu)體。水、酒精等大多數(shu)純液(ye)體、輕(qing)質油、低(di)分子(zi)化(hua)合物溶液(ye)以及(ji)低(di)速流(liu)動的氣體等均為牛頓流(liu)體;高分子(zi)聚合物的濃(nong)溶液(ye)和懸(xuan)浮液(ye)等一般(ban)為非牛頓流(liu)體。