非牛頓流體的案例
Abaqus非牛頓流體模擬方法 ￥169.99
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202007/imgs/3e90259f09b04630aef2c20cd6352c3b"></p><p><strong>John Mainstone與瀝青滴漏實驗裝置</strong></p><p>非牛頓流體中的脹塑性流體無疑是流體中的世界級網紅，它很奇特，人可以在上面快速跑動，但是靜站在上面就會陷下去，它的力學特點是表觀粘度隨剪切速率的增大而增大，通俗地講就是“你剛（快）我強，你弱（慢）我柔”，可以抵抗沖擊，但是輕撫就稀碎，所以有人建議拿它來做防彈衣。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202007/imgs/865509da4ae8473d82e11380421f2c02"></p><p><strong>脹塑性流體</strong></p><p>如何用Abaqus模擬非牛頓流體？</p><p>Abaqus自6.9版加入了非牛頓流體的模擬功能，用戶可以在Abaqus/CFD模型中執行一個包含非牛頓流體的流體動力學分析，也可以在Abaqus/Explicit模型中使用非牛頓流體，比如CEL或SPH分析。</p><p>需要注意的是，在Abaqus/Explicit模型中使用非牛頓流體，剪切粘度的定義必須與狀態方程（EOS）描述的材料一起使用。
展開 基于非牛頓流體力學的酸奶粘度研究
本文通過對酸奶這種非牛頓流體的粘度研究，分析采集到的數據，獲得其流體特性介質參數，根據該流體特性介質參數優化酸奶生產工藝，進而提出降低初態粘度和平穩粘度間差異的改進方案。
攪拌型酸奶作為一種發酵乳制品，在完成破乳停止發酵后，變成一種具有一定粘稠度的液體，其粘度值隨著溫度、時間和剪切率的改變而改變，這種物質在流變學中被定義為非牛頓流體。
流變學中指出不滿足牛頓黏性實驗定律的流體，被定義為非牛頓流體，其剪應力與剪切應變率之間不是線性關系。非牛頓流體廣泛存在于生活、生產和大自然中，食品工業中的酸奶就是一種典型的非牛頓流體。非牛頓流體的粘度，在特定溫度下，除了依賴于剪切速率外，它還依時間而變化。此時，粘度不僅是剪切值大小的函數，而且也是剪切作用時間長短的函數，因此酸奶粘度在特定溫度下是剪切率和時間兩個變量的函數，即：
非牛頓流體的初態粘度μ、穩態粘度η、粘度損失率λ，以及剪切率γ 存在以下關系：
其中，Q為流量；D為管道直徑。
通過在線粘度數據采集，利用不同剪切率下的初態粘度曲線、粘度損失率曲線和穩態粘度曲線，來確定上述非牛頓流體的介質參數，并在設計改進方案時利用這些介質參數進行模擬建模，進而確定適合該流體酸奶的最佳生產工藝參數，為降低初態粘度和平穩粘度間的差異提供客觀數據依據。
設備與方法
設備
采集數據的關鍵是在線取樣設備和粘度測量設備，這里選用Rheomat 180粘度儀來連續獲得多個粘度值。
展開 fluent下使用非牛頓流體（轉載）
fluent下使用非牛頓流體
1、非牛頓流體：剪應力與剪切應變率之間滿足線性關系的流體稱為牛頓流體，而把不滿足線性關系的流體稱為非牛頓流體。
2、fluent中使用非牛頓流體
a、層流狀態：直接在材料物性下設置材料的粘度，設置其為非牛頓流體。
b、湍流狀態
fluent在設置湍流模型后，會自動將材料的非牛頓流體性質直接改成了牛頓流體，因此需要做一些修改。最基本的方式有兩種：1、打開隱藏的湍流模型下非牛頓流體功能；2，直接利用UDF宏DEFINE_PROPERTY定義
3、打開隱藏的湍流模型下非牛頓流體功能
方法為：
（1） 在湍流模型中選擇標準的k-e模型；
（2） 在Fluent窗口輸入命令：define/models/viscous/turbulence-expert/turb-non-newtonian 然后回車。
（3） 輸入：y 然后回車。
4、利用DEFINE_PROPERTY宏
A：這是一個自定義材料的粘度程序如下，也許對你有幫助。
在記事本中編輯的，另存為“visosity1.c"
#include "udf.h"
DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity, cell, thread)
{
real mu_lam;
real trial;
rate=CELL_STRAIN_RATE_MAG(cell, thread);
real temp=C_T(cell, thread);
mu_lam=1.e12;
{
if(rate>1.0e-4 && rate<1.e5)
trial=12830000.
展開 5-流體的幾組基本概念——壓縮與不可壓縮流、牛頓與非牛頓流、定常與非定常流
認識流體之壓縮與不可壓縮流、牛頓與非牛頓流、定常與非定常流
1、不可壓縮流和可壓縮流
壓縮性是流體的基本屬性。
任何流體都是可以壓縮的，只不過可壓縮的程度不同而已。
液體的壓縮性都很小，隨著壓強和溫度的變化，液體的密度僅有微小的變化，在大多數情況下，可以忽略壓縮性的影響，認為液體的密度是一個常數。
氣體的壓縮性都很大。從熱力學中可知，當溫度不變時，完全氣體的體積與壓強成反比，壓強增加一倍，體積減小為原來的一半；當壓強不變時，溫度升高1℃體積就比0℃時的體積膨脹1/273。所以，通常把氣體看成是可壓縮流體，即它的密度不能作為常數，而是隨壓強和溫度的變化而變化的。我們把密度隨溫度和壓強變化的流體稱為可壓縮流體。把液體看作是不可壓縮流體，氣體看作是可壓縮流體，都不是絕對的。在實際工程中，要不要考慮流體的壓縮性，要視具體情況而定。
2、牛頓流體與非牛頓流體
考慮流體的剪切應力和速度梯度之間的關系。如果流動過程中流體層間所產生的剪應力與法向速度梯度成正比，而與壓力無關，則這種流體為牛頓流體。
非牛頓流體廣是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體，指的是其剪應力與剪切應變率之間不是線性關系的流體，粘性隨著剪切力或者剪切速率而變化而改變。非牛頓流體其實很常見，絕大多數生物流體都屬于現在所定義的非牛頓流體。比如人身上血液、淋巴液、囊液等多種體液，以及像細胞質那樣的“半流體”都屬于非牛頓流體。
太（白）粉溶液是典型的非牛頓流體，它的主要特征是：流體的粘度會因為受到的壓力或速度而變化，壓力越大速度越快，粘度會增加，甚至可以成為暫時性的固體。一盆太（白）粉的水溶液，如果你將手緩慢的插入水溶液中你的手會沒入其中，當你拿出來時手上會沾滿白色的太（白）粉溶液。
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comsol的非彈性非牛頓流體的本構方程參數估計 ￥375
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p> </p><p> 非牛頓流體，是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體，即其剪應力與剪切應變率之間不是線性關系的流體。非牛頓流體廣泛存在于生活、生產和大自然之中。絕大多數生物流體都屬于所定義的非牛頓流體。 </p><p> 高分子聚合物濃溶液和懸浮液等一般為非牛頓流體。聚乙烯、聚丙烯酰胺、<a href="https://baike.baidu.com/item/%E8%81%9A%E6%B0%AF%E4%B9%99%E7%83%AF/1688898" rel="noopener noreferrer" target="_blank">聚氯乙烯</a>、尼龍6、PVS、賽璐珞、滌綸、橡膠溶液、各種工程塑料、化纖的熔體、溶液等，都是非牛頓流體。石油、泥漿、水煤漿、陶瓷漿、紙漿、油漆、油墨、牙膏、家蠶絲再生溶液、鉆井用的洗井液和完井液、磁漿、某些感光材料的涂液、泡沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也都是非牛頓流體。食品工業中的番茄汁、淀粉液、蛋清、蘋果漿、濃糖水、醬油、果醬、煉乳、瓊脂、土豆漿、熔化巧克力、面團、米粉團、以及魚糜、肉糜等各種糜狀食品物料也都是非牛頓流體。
展開 【JY】超詳細的非牛頓流體模型使用方法
本篇文章將詳細介紹非牛頓流體函數的具體使用方法。
常見的非牛頓流體有：冪律、CarreauYasuda 模型、交叉模型、Herschel-Bulkley 模型以及粘度曲線等 5 種模型。
表觀粘度η
非牛頓流體的粘度μ隨剪切速率γ′和剪切應力τ而變化，所以用流動曲線上某一點的τ與γ′的比值來表示在某一值時的粘度，這種粘度稱為表觀粘度，用η表示：
τ=ηγ′
η=τ/γ′
下面將介紹各模型的參數的含義：
① 冪律（Ostwald-De Wale冪律）：
冪律模型適用于廣泛剪切變形速率下的假塑性流體或脹塑性流體。
由于其在公式上的簡單性，在工程上有較大的實用價值。但是由于它是一個純粹的經驗方程，所以物理意義不夠明確。
另外，對于切變率很大或很小的情形，冪指數定律都不適用。
一致性指數：k，也稱稠度系數。k值是粘度的度量，但不等于粘度值，而粘度越高，K值也越高；
冪律指數：n，為流動行為指數或非牛頓指數，是與溫度有關的參數，n偏離1的程度越大，表明材料非牛頓性越強。；
當n>1時，冪律方程反映剪切變稠的脹塑性流體（如淀粉、蔗糖溶液、涂料等）；
當n<1時，冪律方程反映剪切變稀的假塑性流體（如大多數聚合物，番茄醬等）；
當n=1時，冪律方程反映牛頓流體k=η0；
最小粘度：流體在冪律模型下適用的最小粘度，n>1時必須要輸入；
最大粘度：流體在冪律模型下適用的最小粘度，n<1時必須要輸入。
多數高分子流體是假塑性流體，可以用冪律方程描述，其流動行為指數n=0.15~0.6。
② Carreau Yasuda模型：
Carreau Yasuda方程既反映高剪切速率下的假塑性，又反映低剪切速率下的牛頓性。能夠描寫比冪律方程范圍更廣的流動性質。
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本篇文章將詳細介紹非牛頓流體函數的具體使用方法。
常見的非牛頓流體有：冪律、CarreauYasuda 模型、交叉模型、Herschel-Bulkley 模型以及粘度曲線等 5 種模型。
表觀粘度η
非牛頓流體的粘度μ隨剪切速率γ′和剪切應力τ而變化，所以用流動曲線上某一點的τ與γ′的比值來表示在某一值時的粘度，這種粘度稱為表觀粘度，用η表示：
τ=ηγ′
η=τ/γ′
下面將介紹各模型的參數的含義：
① 冪律（Ostwald-De Wale冪律）：
冪律模型適用于廣泛剪切變形速率下的假塑性流體或脹塑性流體。
由于其在公式上的簡單性，在工程上有較大的實用價值。但是由于它是一個純粹的經驗方程，所以物理意義不夠明確。
另外，對于切變率很大或很小的情形，冪指數定律都不適用。
一致性指數：k，也稱稠度系數。k值是粘度的度量，但不等于粘度值，而粘度越高，K值也越高；
冪律指數：n，為流動行為指數或非牛頓指數，是與溫度有關的參數，n偏離1的程度越大，表明材料非牛頓性越強。；
當n>1時，冪律方程反映剪切變稠的脹塑性流體（如淀粉、蔗糖溶液、涂料等）；
當n<1時，冪律方程反映剪切變稀的假塑性流體（如大多數聚合物，番茄醬等）；
當n=1時，冪律方程反映牛頓流體k=η0；
最小粘度：流體在冪律模型下適用的最小粘度，n>1時必須要輸入；
最大粘度：流體在冪律模型下適用的最小粘度，n<1時必須要輸入。
多數高分子流體是假塑性流體，可以用冪律方程描述，其流動行為指數n=0.15~0.6。
② Carreau Yasuda模型：
Carreau Yasuda方程既反映高剪切速率下的假塑性，又反映低剪切速率下的牛頓性。能夠描寫比冪律方程范圍更廣的流動性質。
展開 非牛頓流體管道運輸模擬及結構網格劃分 ￥10
非牛頓流體的管道運輸模擬，可以應用于水泥砂漿或者石油運輸,同步視頻請搜索
管道內非牛頓流體流動
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例介紹了管道內非牛頓流體流動過程。
計算域：管道長0.1m，直徑2.5mm
物質屬性：密度為1000kg/m3，粘度采用Power law，其中參數k=0，n=0.4
邊界條件：入口平均速度為2m/s
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為16000
計算設置
本次計算為穩態軸對稱流動。
物質屬性
計算物質的密度和粘性
邊界條件
設置入口流速，流速值有profile文件讀入
profile文件下載地址：https://pan.baidu.com/s/1ibZQTgwKEV-iOhqeMBAfEg 密碼: 88qz
設置出口為壓力出口邊界條件
壁面皆為無滑移邊界條件
計算結果
計算域速度云圖
計算域壓力云圖
計算值與實驗值對比
管道壓降數值對比圖表
參考文獻
W.F. Hughes and J.A. Brighton. Schaum's Outline of Theory and Problems of Fluid Dynamics. McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, NY. 1991.
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非牛頓流體
牛頓于1687年提出，水在作一維剪切流動時，其剪應力與剪應變率成正比關系。后來發現，只有水和空氣等流體才滿足這種剪應力與剪應變率的線性關系，它們也因此被稱為牛頓流體。生活和生產中的大多數流體屬于非牛頓流體，它們在作一維剪切流動時，其剪應力與剪應變率之間呈非線性關系。
血液、果漿、蛋清、奶油等這些非常黏稠的液體都是非牛頓流體；牙膏、石油、泥漿、油漆、各種聚合物(聚乙烯、尼龍、滌綸、橡膠溶液等)也都是非牛頓流體。通常，這些物質也稱為軟物質。
射流脹大效應
當水從自來水管中流出時，水流的直徑與管子的直徑基本相當。如果非牛頓流體被迫從一個大容器流進一根細管子，再從這根細管流出(擠出)時，射流束的直徑就會比細管大得多，兩者之比甚至會超過10，這種現象叫做射流脹大效應。
射流脹大效應對于聚合物生產具有很重要的意義。當塑料熔液(一種非牛頓流體)從一個矩形截面的管口流出時，由于脹大效應，矩形管口長邊處的塑料熔液的脹大比短邊處更加顯著，而在矩形管口長邊的中央脹得最大，結果從矩形管口擠出的塑料產品變成了橢圓形。因此，如果要求塑料產品是矩形截面，就必須把擠出管的管口做成向內凹的雙曲型，這樣，經過脹大最終才能形成矩形截面的產品。
射流脹大效應在日常生活中隨處可見，擠牙膏就是一例。
爬桿效應
非牛頓流體的黏彈性使得它在旋轉時也表現出與一般牛頓流體不同之處。在一有黏彈性流體(非牛頓流體的一種)的燒杯里，旋轉實驗桿，黏彈性流體會向杯中心運動，并沿桿向上爬，液面變成凸形，甚至在實驗桿的旋轉速度很低時，也可以觀察到這一現象，這一現象叫爬桿效應。
大飯店做點心時，要用攪拌機和面粉。中間那根攪拌桿四周的濕面粉(也是一種非牛頓流體)也會聚集在桿的周圍，產生爬桿效應。
化工生產中常要將兩種或多種非牛頓流體混合，因此，在設計混合器時，必須考慮爬桿效應的影響。
展開 FLUENT基本概念與常見問題匯總（一）
FLUENT基本概念與常見問題匯總（一）
1、理想流體和粘性流體
流體在靜止時雖不能承受切應力，但在運動時，對相鄰的兩層流體間的相對運動，即相對滑動速度卻是有抵抗的，這種抵抗力稱為粘性應力。流體所具備的這種抵抗兩層流體相對滑動速度，或普遍說來抵抗變形的性質稱為粘性。粘性的大小依賴于流體的性質，并顯著地隨溫度變化。實驗表明，粘性應力的大小與粘性及相對速度成正比。當流體的粘性較?。▽嶋H上最重要的流體如空氣、水等的粘性都是很小的），運動的相對速度也不大時，所產生的粘性應力比起其他類型的力如慣性力可忽咯小計。此時我們可以近似地把流體看成無粘性的, 這樣的流體稱為理想流體。十分明顯，埋想流體對于切向變形沒有任何抗拒能力。這樣對于粘性而言，我們可以將流體分為理想流體和粘性流體兩大類。應該強調指出，真正的理想流體在客觀實際中是不存在的，它只是實際流體在某些條件下的一種近似模型。
2、牛頓流體和非牛頓流體
日常生活和工程實踐中最常遇到的流體其切應力與剪切變形速率符合線性關系， 稱為牛頓流體。而切應力與變形速率不成線性關系者稱為非牛頓流體。非牛頓流體中又因其切應力與變形速率關系特點分為膨脹性流體，擬塑性流體，具有屈服應力的理想賓厄流體和塑性流體等。通常油脂、油漆、牛奶、牙音、血液、泥漿等均為非牛頓流體。非牛頓流體的研究在化纖、塑料、石油、化工、食品及很多輕工業中有著廣泛的應用。對于有些非牛頓流體，其粘滯特性具有時間效應，即剪切應力不僅與變形速率有關而且與作用時間有關。當變形速率保持常量，切應力隨時間增大，這種非牛頓流體稱為震凝性流體。當變形速率保持常量而切應力隨時間減小的非牛頓流體則稱為觸變性流體。
3、可壓縮流體和不可壓縮流體
在流體的運動過程中，由于壓力、溫度等因素的改變，流體質點的體積（或密度，因質點的質量一定），或多或少有所改變。
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”十三五“流體力學學科重點發展戰略
建立考慮表面波與發射平臺運動等復雜因素的航行體高速帶空泡出水過程的水動力學模型，發展流固耦合模型，把握復雜條件下航行體出水的流體動力特性、出水空泡潰滅和沖擊載荷的變化規律。
發展航行體高速入水沖擊和帶空泡航行的流體動力特性與姿態控制的實驗技術和精細數值模擬方法，突破入水沖擊載荷預示技術，建立航行體高速入水空泡演化模型和作用于航行體的水動力載荷模型，把握航行體高速入水非控段航行的水動力學特征和運動姿態。
建立破碎波、液艙晃蕩、甲板上浪和入水砰擊等強非線性自由表面水動力學機理及流固耦合分析方法。
5、非牛頓流體的流動與傳熱傳質
在自然界和工程技術界，存在著許多非牛頓流體，它們種類繁多，形態各異，也常被稱為復雜流體。同時，隨著現代科學技術的發展，如今某些原本被認為是牛頓流體的介質在精細觀測或特殊情況下也被發現存在非牛頓流體的特性。非牛頓流體的力學問題普遍存在于與國民經濟發展和日常生活密切相關的各個領域，不僅影響工業領域的生產過程、生產效率和產品質量，而且也影響生物醫學領域的器械研制、疾病診斷和治療。
主要發展方向和研究內容為：
非牛頓流體的流動穩定性研究，探討界面失穩、彈性湍流的物理機制以及泥石流和雪崩等重大自然災害的觸變性流體特征，研究航天發動機中非牛頓凝膠推進劑霧化過程中的關鍵科學問題。
非牛頓流體新型本構關系模型的研究，深化分數階微積分在黏彈性流體力學中的應用。
研究生理、病理以及臨床治療中的非牛頓流體力學問題，弄清非牛頓效應對生物流體的復雜流動和傳熱傳質的影響。
研究納米非牛頓流體、智能流體的流動和傳熱傳質問題，以及微系統、3D 打印和聚合物材料加工過程中的非牛頓流體力學問題。
非牛頓流體的浸潤、流動減阻和熱對流的研究，進一步加強非牛頓流體力學在能源領域的應用研究。
展開 非牛頓流體多相流模擬
如下論文，雙歐拉模型
第八屆國際流體力學學術會議（ICFM8）在日本仙臺召開
2018年9月25-28日，第八屆國際流體力學學術會議（The 8th International Conference on Fluid Mechanics, 簡稱ICFM8）在日本仙臺市召開。ICFM8由中國力學學會和日本東北大學主辦，由中國力學學會流體力學專業委員會和日本東北大學承辦。本次會議得到北京國際力學中心（Beijing International Center for Theoretical and Applied Mechanics，簡稱BICTAM）的支持。來自14個國家和地區的近200位專家、學者和研究生參加了本次會議。ICFM8開幕式于9月26日上午在日本東北大學舉行，中國力學學會流體力學專業委員會主任委員、上海交通大學劉樺教授和東北大學Hitoshi Tanaka教授分別代表主辦單位致開幕詞。IUTAM原秘書長、愛爾蘭都柏林學院大學Frederic Dias教授主持了開幕式大會報告。
ICFM8共安排了5個大會邀請報告和160篇分會場報告。在大會邀請報告中，日本東北大學國際減災研究中心主任Fumihiko Imamura教授全面介紹了2011年日本東部地震海嘯發生以來海嘯數值模擬和海嘯風險評估研究的新進展；俄羅斯Khristianovich理論與應用力學研究所Yury S. Kachanov教授系統地展示了后掠翼層流-湍流轉捩預示、預報和控制的實驗研究最新進展；浙江大學林建忠教授系統地總結了非牛頓流體中懸浮顆粒流問題，包括二階非牛頓流體中球形顆粒的渦流行為、漸縮槽道中圓柱形顆粒的動力學特征等；北京航空航天大學王晉軍教授重點展示了層流-湍流的bypass轉捩、旋渦與邊界層相互作用的最新研究成果；日本北海道大學Yasuyuki Shimizu教授回顧了近10年來在河流水動力與水環境的數值模擬系統研發及其應用研究的若干挑戰性問題。
展開 地球上最神奇的10種物質，你見過幾個？
非牛頓流體
非牛頓流體，是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體，它廣泛存在于生產生活和大自然之中。圖中的玉米淀粉糊便是最常見的非牛頓流體之一，它“遇強則強”，施加的外力越大，它便會表現得越“堅硬”。
溫馨提示：部分實驗具有危險性，請勿嘗試！
玻璃瓶里的磁流體
磁化了的橡皮泥整吞了一塊金屬
磁流體變成了圣誕樹
“法老之蛇”《哈利波特》里面的怪物
硫氰化汞白色粉末受熱易分解
體積膨脹很大 像彎曲生長的蛇
碘鐘反應，突然都變顏色了
鋰被點燃后
金屬鎵做的勺子在熱水中就變成液態了
油墨投進煤油后
誰說水墨畫一定要用紙筆展現
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