流體粘度的案例
說說流體粘度，常用流體粘度
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 質量流量計對流體粘度的要求是什么？
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 在流體流動建模中使用湍流運動粘度計算渦流作用
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 搞明白流體粘度，才能選好泵
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 
基于非牛頓流體力學的酸奶粘度研究
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。
展開 順應潮流，優化流量傳感器
在加工藥品時，我們如何判斷流體是否符合高質量要求？加工原油時，如何確定原油提取量？在水的輸送過程中，又如何確定流量和體積分布？
這些問題與水、制藥、食品和石油天然氣公司的利益息息相關。制造商為了能夠自信地回答這些問題，提出了有效的解決方法：使用安裝在管道或其他設備內部的流量計。在瑞士恩德斯豪斯（Endress+Hauser）公司，工程師們正在努力地推進各類流量傳感器的開發和維護工作，不斷提高傳感器的精度，并針對不同物質使用不同的測量方法。
基于科里奧利力的測量
為了確定管道內流體的特性，E+H 公司設計了一款由一根或多根振動測量管組成的傳感器，通過測量管道內部裝置中的科里奧利力，實現流量的精確測量。
在流體流入裝置之前，測量管已經處于激活狀態。當裝置充滿靜止的液體后，測量管開始勻速振動。當液體流經振動管時，會對管壁施加作用力，測量管的振動可以看作是流體粒子繞軸進行旋轉。由于流體粒子在運動參考坐標系中流動，因此會受到一個垂直于其運動方向和旋轉軸的慣性力，即科里奧利力。與此同時，由于振動管的入口段和出口段的流體會產生反相的旋轉運動，由此產生的力會以不對稱的方式使管發生偏移，導致沿管的振動會產生相位差或時間差。
管道運動的扭曲分量引起測量管的各個管段以一定的時間差或相位差開始振動。相位差和新的管振動頻率分別為管內質量流率和流體密度的函數。因此通過解釋流量計輸出的信號，就能測得質量流量或體積流量，從而保證輸送的流體量符合預期。
除此之外，流體粘度增大會導致振動阻尼增加，通過振動頻率就可以直接測得流體密度。舉例來說，與水這樣的高密度、低粘度流體相比，油類等低密度、高粘度物質的振動更快，但阻尼更大。由此可見，通過測量振動頻率和阻尼，就能確定流體的密度和粘度，從而對流體流動過程的質量進行監測控制。
展開 CFD學習：推導沉降速度的斯托克斯定律
斯托克斯定律
斯托克斯定律是根據流體中的組分或粒子在重力作用下穿過流體時所受的力推導出來的。斯托克斯定律表示阻止顆粒（主要是球形）在流體中下落的阻力或摩擦力。
斯托克斯沉降速度定律
為了量化沉降速度，流體的阻力與懸浮在其中的顆粒的重量相平衡。沉降速度的精確確定需要了解流體的阻力。斯托克斯定律描述了流體阻力并給出了計算阻力的數學表達式。根據斯托克定律，作用在半徑為 r 的球形粒子上的流體阻力可表示為：
是流體的粘度，v 是自由流速度。
流體中的懸浮顆粒加速，直到合力為零。作用在穿過粘性流體的粒子上的力是拖曳力、重力和浮力。
是粒子的密度，g 是重力加速度。
σ 是流體的密度。
當達到平衡條件時：
將方程1、2、3代入方程4重新整理，得到沉降速度：
方程式 5 描述了斯托克沉降速度定律。當粒子的密度大于流體密度時，它下落；否則，它會上升。由斯托克斯定律推導出的沉降速度與顆粒半徑的平方成正比，與流體的粘度成反比。
斯托克斯沉降速度定律對于從淡水中分離沉積物、油氣分離以及測量流體粘度等應用至關重要。然而，斯托克沉降速度定律在湍流存在時受到限制。要確定湍流影響下的沉降速度，您應該依賴其他方程和方法。
訂閱我們的時事通訊以獲取最新的 CFD 更新或瀏覽 Cadence 的CFD 軟件套件，包括Fidelity和Fidelity Pointwise，以了解有關 Cadence 如何為您提供解決方案的更多信息。
文章來源：cadence博客
展開 用流體力學解釋。。。。。響屁是湍流，悶屁是層流。。
至于屁的密度和粘度，則非人力所能控制，此兩項數值與本人的食物狀況和身體狀況有恙，不能即時控制。
基于lsdyna的SPH粒子流簡易仿真 ￥10
SPH最為一種粒子方法，比較適合模擬大變形和流體流動問題。本案例基于LSDYNA軟件采用SPH粒子流做了簡易的仿真應用。
容器和缸體為SHELL單元，材料為*MAT20 RIGID；液體為SPH粒子流，材料采用*MAT006 NULL和狀態方程*EOS_LINEAR_POLYNORMAL，為了模擬流體，*MAT006 NULL中除了設置材料密度，還須設置流體粘度。
Abaqus非牛頓流體模擬方法 ￥169.99
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202007/imgs/5391e81a58154c519549fe4d74ea8f4b"></p><p><strong>非牛頓流體剪切粘度定義方式</strong></p><p><br></p><p><strong> ------案例 1------</strong></p><p>旋轉的金屬葉輪從同一高度落入玉米淀粉溶液，轉速較低的時候，液體表現出的粘度較小，葉輪更容易陷入其中；轉速較高的情況下，流體表現出更大的粘度，葉輪可以在液體表面“奔跑”。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202007/imgs/af7961245fe64d7d82ff7b660f52cb7c"></p><p><strong>玉米淀粉溶液（CEL）</strong></p><p><br></p><p><strong> ------案例 2------ </strong></p><p>擠牙膏，牙膏屬于賓漢流體，這種流體存在一個屈服應力，只有先克服這個最小應力，流體才會流動，就像牙膏表現出的那樣：“不擠不流”。</p><p>在Abaqus中沒有賓漢流體的直接模型，但是這并不影響，因為Abaqus有一個更廣義的Herschel-Bulkey Model（赫巴模型），可以用來定義賓漢流體的剪切粘度，模型中的流動行為指數n=1的情況下，Herschel-Bulkey模型退化為Bingham模型，所以我們把指數定義為1就可以了。</p><p>牙膏筒的頭部和底部幾何建模可以通過回轉與平面草圖實現，中間部分用Loft過渡，內部的牙膏通過牙膏筒封閉面的方式來創建實體。
展開 LS-DYNA-SPH倒洗衣液仿真 ￥9.99
SPH最為一種粒子方法，很適合模擬大變形和流體流動問題。本案例采用SPH模擬了倒洗衣的過程。
1、工況設置
瓶子和盆為SHELL單元，材料為*MAT20 RIGID；洗衣液為SPH，材料采用*MAT006 NULL和狀態方程*EOS_LINEAR_POLYNORMAL，為了模擬流體，*MAT006 NULL中除了設置材料密度，還須設置流體粘度。在建立洗衣液SPH模型中，可以用瓶子SHELL在LSSP中自動生成，生成過程中在DENSITY選項中必須設置參數為-1，或材料密度。如果DENSITY選項中設置為-1，建議使用高版本求解器。
2、結果
干貨 | 湍流邊界層中y+選取
Y+是一個無量綱的值，其定義如下所示：其中y是第一層網格節點與壁面的距離，uτ是摩擦速度，ν是流體粘度。
那么Y+這個值到底有什么用呢？能夠表示什么含義呢？為了解釋這些問題，就得從流體的流動特性來說起了。
流體由于粘度的存在，導致了流動存在邊界層。而邊界層根據流動狀態不同，也分為了粘性底層、過渡層和對數層（完全湍流層）三層（見下圖）。而邊界層一般都非常的薄，常常是毫米到微米級別的。因此如果采用劃分網格的方式來進行數值求解的話，那么就會大大的增加計算網格的數量，導致計算時間較長。
為了在一定的計算精度條件下加快計算速度，相關的專家學者通過實驗發現，在粘性底層和過渡層內主要是粘性力起主導作用，而慣性力可以幾乎忽略。故而在高雷諾數湍流流動的情況下，可以將網格節點畫到對數層中，即完全湍流的區域，而過渡層和粘性底層則不需要網格劃分，這一部分的物理量分布是通過數學公式——壁面函數wall function來計算的。
在這里就引入了處理近壁面區域的兩種方法：一種是壁面函數法，另一種是求解粘性底層法。而這兩種方法可根據仿真工況的需求大致來進行區分，具體的網格尺度則需要通過Y+來進行區分了。
壁面函數法——wall function，如上述所說，是通過將第一層網格放置到對數層中，而粘性底層和過渡層則不需要畫網格，這部分區域是通過數學公式來進行推導的，適用于高雷諾數的湍流，通常Y+取值為30-300。
若Y+小于30，則相當于造成了計算浪費，而且有可能造成非物理解；求解粘性底層法——相當于直接在粘性底層的區域進行網格劃分，完全采用數值求解的方法來得到邊界層的流動效果。
展開 CFD學習：流體中的蠕動流動示例與分析
要點
蠕動流動描述了慣性可忽略不計的流體流動。
雷諾數為零時的蠕動流就是我們所說的斯托克斯流。
與一般流體流動相比，由于不存在非線性或平流項，蠕動流更容易用數學方法求解。
高粘度流體（例如油漆、重油和食品加工材料）的流動是蠕動流動的示例
您還記得在小學科學課上學過的爬行物和攀爬植物嗎？我們根據植物是沿著土壤水平還是垂直生長，將植物分類為爬行植物或攀緣植物。爬行運動存在于生物和非生物中，“爬行者”的主要特征是漸進的運動。
只要滿足某些條件，我們就可以將流體的逐漸流動與蠕動運動聯系起來。蠕動流的一個重要例子是重油、蜂蜜等的運動。這些流體由于粘度而難以流動。在許多應用中，我們都使用顯示蠕動流動的流體。讓我們通過幾個例子來探討一下這個流程。
流體中的蠕動流動
蠕動流動描述了慣性可忽略不計的流體流動。施加在流體上的粘性力和壓力大于慣性力。高粘度的流體難以流動，并且通常以蠕動運動移動。盡管這些流體的慣性可以忽略不計，但它們主要由內摩擦決定。緩慢流動的流體是非湍流的，并且不會產生旋轉渦流。蠕動流體會繞過障礙物蠕動，而不是變成湍流。
蠕動流也稱為斯托克斯流。在流體的蠕動運動中，粘性力比平流慣性力占主導地位。在流體中，蠕動流是流線彼此平行的層流類型。蠕動流的速度非常低。
雷諾數和蠕動流
雷諾數是一個無量綱數，給出了平流慣性力和粘性力之間的關系。雷諾數與流體的密度和流體的速度成正比，與流體的動態粘度成反比。雷諾數的值區分流體中的層流類型和湍流類型。對于低于 2000 的雷諾數，流動類型為層流。雷諾數越高，流動越混亂。當雷諾數大于2000時，流動類型為湍流。
對于蠕動流，雷諾數小于 1 (Re<<1)。
展開 如果CFDer做化妝品代購...
fluent中使用非牛頓流體
FLUENT中比較常用的用于非牛頓流的計算的四種模型為冪律模型、Carreau模型、Cross 模型和Herschel-Bulkley 模型。下面分別介紹這四種模型：
冪律模型
在 Viscosity（粘度）右邊的下拉列表中選擇non-newtonian-power-law（非牛頓冪律），則Non-Newtonian Power Law（非牛頓冪律）面板隨即打開。輸入項包括Consistency Index k（稠度指數k）、Power-Law Index n（冪律指數n）、Reference Temperature T0（參考溫度T0）、Mininum Viscosity Limit ηmin （最小粘度ηmin ）和Maximum Viscosity Limit ηmax（最大粘度ηmax）。對于溫度無關的粘度值，應該將T0設置為0。如果計算中不包含能量方程，FLUENT 用溫度的缺省值273K進行冪律粘度計算。
用于仿塑膠計算的Carreau 模型
非牛頓流體粘度的冪律模型給出的粘度η 隨剪切速率γ的變化關系為：γ趨近于0時，η趨近于η0；γ趨近于無窮大時，η趨近于η∞。Carreau模型則使用曲線擬合將牛頓流體和剪切變薄（n<1）非牛頓流體結合在一起，從而達到模擬更大范圍流體粘度的目的。
在 Viscosity（粘度）右邊的下拉列表中選擇carreau，Carreau Model（Carreau 模型）面板隨即打開。此時可以輸入時間常數λ、冪律指數n、參考溫度T0、零剪切粘度η0和無窮剪切粘度η∞。
Cross 模型
在 Viscosity（粘度）右邊的下拉列表中選擇cross，就可以打開Cross Model（Cross模型）面板。
展開 CFD學習：臨界剪切應力對剪切稀化和剪切增稠流體的影響
存在一個特定的剪切應力值，在該值處觀察到粘度大幅下降，該值稱為臨界剪切應力。
剪切稀化流體在低剪切速率下表現出恒定的粘度值。剪切稀化流體的恒定粘度值稱為零剪切粘度或零剪切粘度平臺。隨著施加的剪切應力增加，在特定點觀察到粘度大幅下降。剪切應力或剪切速率的該值稱為臨界剪切應力或臨界剪切速率。在臨界剪切速率點，流體開始發生剪切稀化行為。
屈服應力
乳液、聚合物溶液和熔體是剪切稀化流體的例子。在高度剪切稀化的流體中，粘度達到無限值并且固體的特征變得可見。這種行為在低于臨界剪切應力值（稱為屈服應力）時出現。由于屈服應力而產生的行為或流動響應稱為塑性流動。塑性流動的特點是隨著剪切速率接近零，粘度不斷增加。
屈服應力的重要性
屈服應力是流體達到結構化流動時所施加的應力。屈服應力在涉及泵送、涂覆和鋪展的應用中非常重要。在重力引起的應力相對較低的流體中，屈服應力會抑制流動。這主要被視為阻燃涂料、油漆、石膏、粘合劑等產品的抗坍落度和流掛性。屈服應力在流體流動中引入了所需和不需要的質量。
接下來，讓我們看看臨界剪切應力如何影響剪切增稠。
剪切增厚和臨界剪切應力
在某些流體中，粘度隨著剪切速率或剪切應力的增加而增加。這種流體稱為剪切增稠流體，這種現象稱為剪脹性。剪切增稠通常表現為具有高濃度固體顆粒的顆粒懸浮液或分散體。
剪切增稠液用于減震器和防護設備。大多數剪切增稠流體在低剪切速率和應力下表現出剪切稀化行為。剪切稀化行為的破壞發生在臨界剪切應力下，并隨著粘度的增加而在流體行為中帶來類似固體的轉變。
臨界剪切應力是影響流體流動響應的重要參數。表現出剪切增稠和剪切稀化特性的流體行為取決于臨界剪切應力。
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