流體粘度
關注創建者：匿名 創建時間：2022-04-07
流體粘度的實例教程
今天說說流體的粘度，流體粘度在泵選型中是一個十分重要的參數。
粘度影響著壓損的計算，泵的轉速，效率，功率等等。
粘度是流體的物理特性，任何流體都有粘度。流體在流動時，相鄰流體層間存在相對運動，流體層之間會產生摩擦阻力，成為粘滯力。粘度是用來衡量粘滯力大小的物理數據。
粘度較低的，比如水，在管道中流動比較順暢。
想象下，流體的每個分子是個人形，粘度低的分子好比運動健將，流動起來十分迅速。
流體粘度高的，分子好比5年后的雷神，走不動道，移動起來十分緩慢。
這時需要容積泵，好比推土機一樣硬性的推動流體的前進。
另外液體粘度并不是固定的，通常會隨著溫度的升高而降低，隨著壓力的升高而增加。
對于離心泵，隨著液體粘度增加，其流量揚程都會下降，能耗增加。
對于容積泵，隨著粘度增大，回流減少，容積效率增加，泵流量增加，但泵的總效率下降，泵的功耗增加。
是不是常為確認物料粘度感覺頭疼呢，以下表格作為參考：
在石化行業,選用的離心泵, 一般情況下，我們選擇20℃的水（運動粘度為1cSt）作為特征測試的泵送介質。現在普遍認為，當運動粘度超過20cSt時，泵機的揚程和流速將略有下降，功率需求將急劇增加，效率將大大降低。因此，我們應相應地校正泵機的性能。
校正泵機性能的兩種常見的方法：一是圖形法；二是公式校正法。
在這里，小編暫不介紹圖形法，重點給大家介紹下公式校正法的步驟。
公式校正法的步驟如下：
1、根據相應方程式計算參數；
2、根據相應方程式校正泵送粘稠液體的流速；
3、根據相應方程式校正泵送粘稠液體時的揚程；
4、根據相應方程式校正泵送粘稠液體時的效率。
根據以上四個步驟即可校正高粘度油品輸送的性能。
展開 許多用戶在選型和使用過程中常常忽略一個關鍵參數——流體的粘度，那么質量流量計對流體粘度究竟有哪些要求？布瑯軻鍶特（Bronkhorst）作為全球領先的高精度質量流量解決方案提供商，為您深入解析這一技術要點。
質量流量計：https://www.bronkhorst-china.com/
一、粘度如何影響質量流量計的測量？
粘度是衡量流體流動阻力的物理量，分為動力粘度和運動粘度，對于質量流量計而言，尤其是熱式質量流量計（如Bronkhorst常用的熱式原理產品），工作原理基于熱傳導：通過加熱元件向流體傳遞熱量，并由溫度傳感器檢測溫差，從而推算出質量流量，當流體粘度發生變化時，會影響熱傳導特性與流動狀態（層流或湍流），進而可能干擾傳感器的響應精度。
例如高粘度流體（如某些油類、聚合物溶液）流動性差，容易在傳感器表面形成滯留層，導致熱交換效率下降，造成測量偏差；而極低粘度氣體（如氫氣、氦氣）則因熱容小、導熱快，也可能對傳感器設計提出更高要求。
二、Bronkhorst如何應對不同粘度流體？
布瑯軻鍶特的質量流量計在設計之初就充分考慮了流體物性差異，我們的產品線覆蓋從標準氣體（如空氣、氮氣）到高粘度液體（如硅油、乙二醇）的廣泛應用場景，針對不同粘度范圍，Bronkhorst采取以下策略：
定制化校準：每臺設備出廠前均根據客戶指定的流體介質進行實流校準，確保在特定粘度條件下的高精度輸出。
智能補償算法：部分高端型號內置溫度、壓力及粘度補償功能，可動態修正因流體物性變化引起的誤差。
多樣化傳感器結構：針對高粘度液體，采用直通式或低阻流道設計，減少堵塞風險并提升響應速度。
展開 雷諾數在對流體系統進行分類時非常重要，其中流體的粘度會影響其流速和流動模式。
讓我們看一下湍流中的粘度。
湍流中的動量和能量傳遞
在湍流中，渦流運動以各種尺寸存在。流體流動中的大部分機械能用于形成渦流，渦流以流體中的熱量形式耗散能量。由于這種散熱，湍流的拖曳力高于層流的拖曳力。
相對于其他渦流運動的不穩定渦流運動是湍流的特征。渦流會產生流體壓力和流體速度的波動。相互作用的渦流交換能量和動量。
存在于管道中心的高速渦流與壁邊界附近的低速渦流相互作用。渦流的混合平衡了動量差異。渦流作用類似于通過分子相互作用消除動量差異的粘度。為了表示渦流作用，使用術語湍流運動粘度或渦流粘度。
湍流運動粘度
湍流運動粘度是一種模型粘度，它解釋了渦流在平滑動量梯度方面的作用。湍流運動粘度是模擬湍流性質的流體流動中能量耗散和傳輸的量。
湍流運動粘度正比于：
流體的密度
渦流速度標尺
渦長尺度
湍流運動粘度沒有物理存在，被認為是湍流中的流動特性（不是流體特性）。
流體的有效粘度
流體的有效運動粘度可以表示為無湍流作用的運動粘度與湍流運動粘度之和。由于流體流動的特性在很大程度上取決于流體粘度，因此在模擬流體流動時了解這些特性非常重要。湍流效應對粘度的影響不容忽視，模型中也需要考慮湍流參數。
Cadence 的工具套件可以幫助您通過準確考慮湍流效應來模擬湍流應用。Cadence CFD 工具可用于了解流體系統設計中的運動動力學。
文章來源：cadence博客
展開 今天說說流體的粘度，流體粘度在泵選型中是一個十分重要的參數。粘度影響著壓損的計算，泵的轉速，效率，功率等等。
粘度是流體的物理特性，任何流體都有粘度。流體在流動時，相鄰流體層間存在相對運動，流體層之間會產生摩擦阻力，成為粘滯力。粘度是用來衡量粘滯力大小的物理數據。
粘度較低的，比如水，在管道中流動比較順暢。想象下，流體的每個分子是個人形，粘度低的分子好比運動健將，流動起來十分迅速。
流體粘度高的，分子好比5年后的雷神，走不動道，移動起來十分緩慢。
這時需要容積泵，好比推土機一樣硬性的推動流體的前進。
另外液體粘度并不是固定的，通常會隨著溫度的升高而降低，隨著壓力的升高而增加。
對于離心泵，隨著液體粘度增加，其流量揚程都會下降，能耗增加。對于容積泵，隨著粘度增大，回流減少，容積效率增加，泵流量增加，但泵的總效率下降，泵的功耗增加。
是不是常為確認物料粘度感覺頭疼呢，以下表格作為參考：
還沒有找到合適的液體嗎？別急，對照下以下的視頻，能有個直觀的感受。視頻來自于百年德國泵廠，很準的哦，請叫我雷鋒。
來源：止戈說泵
展開 通過工藝設計優化、生產過程參數調整等措施，最大限度降低初態粘度和平穩粘度間的差異已經成為酸奶加工工藝關鍵課題之一。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。
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▲ 圖8 在25°C下不同體積分數納米流體的粘度與剪切速率的關系：（a）氧化銅與（b）氧化鋁
圖8揭示了流體表觀粘度的演化規律。在高剪切率階段，所有流體的粘度均迅速收斂至穩定平臺值。CuO流體展現出的最大粘度增幅（純液與0.15%對比）僅為5.34%。這一"粘度懲罰"相較于高達20%~25%的導熱增幅，在熱管理系統功耗核算中幾乎可以忽略不計。
三、精準的控制響應：無懼粘度變化
低溫往往會導致流體粘度顯著增加，進而影響比例閥的動態響應速度和線性度，諾冠高壓比例閥內置高靈敏度的電磁先導結構，結合優化的流道設計，能夠有效克服低溫流體阻力，高頻響特性確保了在毫秒級時間內完成開度調節，輸出流量或壓力與控制信號保持高度線性關系，無論是在啟動瞬間的冷沖擊，還是在持續低溫運行中，都能實現微米級的精準控制，滿足高端工藝對流體參數的苛刻要求。
控制方程
二維斯托克斯方程的控制方程裝X寫法如下：
樸實點的寫法是這樣：
和NS方程比，它沒有對流項，適用于高粘度流體、低速流動等場景。
有限元思路
搞結構力學有限元和其他方向有限元最大的區別是：結構力學有限元發展的太成熟了，桿梁板殼，各種模型的剛度矩陣前輩都給你推導好了。
例如高粘度流體（如某些油類、聚合物溶液）流動性差，容易在傳感器表面形成滯留層，導致熱交換效率下降，造成測量偏差；而極低粘度氣體（如氫氣、氦氣）則因熱容小、導熱快，也可能對傳感器設計提出更高要求。
二、Bronkhorst如何應對不同粘度流體？
隨后設置仿真參數，包括流體密度、粘度等參數。采用SST k-omega模型來描述流體的流動特性。后續可以通過改變結構參數和操作參數對其進行更為細致的數值模擬，以進一步優化其流場分布效果，找到所需最優結構參數及操作參數。
建立幾何模型時對其進行適當的結構優化便于數值模擬過程，網格劃分時對其施加一定的控制（如曲率和偏度）以提高網格質量，綜合得到網格質量大于0.2即可滿足一般仿真需求。
一期一會 | 什么是層流？7個月前
然后，隨著流體速度或密度相對于流體粘度的增加，就更有可能形成湍流。
層流的重要特征
在處理層流時，工程師、物理學家和化學家還要注意以下一些特征：
邊界層
邊界層是與固體表面相鄰的流動層。如果流動類型為層流，那么在邊界層中，流動將與表面保持平行。流體在表面的速度為零，稱為無滑移邊界條件；而流速會隨著離表面距離的增加而單調上升，直到達到主體流體的速度。
一期一會 | 什么是湍流？8個月前
用于確定雷諾數的方程為：
ρ = 流體密度（kg/m3）
u =流速（m/s)
L = 特征維度或特征長度，例如管道直徑、水力直徑、等效直徑、翼型弦長（m）
μ = 流體的動態粘度（Pa·s）
v =運動粘度（m2/s）
一般來說，雷諾數較低的流體保持為層流，因為它們缺乏所需的動能來將流體運動中的任何不穩定性轉換為垂直于平均流動方向的流動。
粘度受到多種因素影響，包括分子量（分子量越高，粘度越高）、分子量分布（分布越寬，剪切稀化效應越明顯）、溫度（溫度升高，粘度降低）以及剪切速率（對于非牛頓流體，粘度隨剪切速率增加而降低）。
圖 常用塑料的粘度與溫度的關系
熔體強度則是指塑料熔體在受拉伸時抵抗斷裂的能力，它反映了熔體在拉伸應力下的內在韌性和自支撐性。
粘度受到多種因素影響，包括分子量（分子量越高，粘度越高）、分子量分布（分布越寬，剪切稀化效應越明顯）、溫度（溫度升高，粘度降低）以及剪切速率（對于非牛頓流體，粘度隨剪切速率增加而降低）。
圖 常用塑料的粘度與溫度的關系
熔體強度則是指塑料熔體在受拉伸時抵抗斷裂的能力，它反映了熔體在拉伸應力下的內在韌性和自支撐性。
一期一會 | 什么是流體流動？8個月前
流體流動問題通常涉及確定以下屬性：
流體速度—描述流體運動的速度和方向的矢量（單位：米/秒）
流體壓力—描述流體對其周圍環境或與之相互作用的表面施加的單位面積力的矢量（單位：帕斯卡，或磅/平方英寸）
流體溫度—表示流體中分子的平均動能，反映流體的冷熱程度（單位：攝氏度、開爾文或華氏度）
流體粘度—衡量流體的流動和變形的阻力，量化流體微團之間在相對運動時的內部摩擦力
