流变学 考试复习

《化工流变学概论》复习参考题型选择填空简单综合仅供参考第一章：绪论1.何谓流变学（Rheology）?流变学是研究和揭示物质或材料流动和变形规律的科学。

是化学、力学和工程学交叉的交叉学科。

2.流变学分支和方法论地位流变学分支:高分子流变学、石油工程流变学、食品流变学、悬浮液流变学、地质流变学、泥石流流变学、固体流变学（金属加工流变学、岩石流变学）、非牛顿流体流变学、分形体流变学、生物流变学和血液流变学，光、电、磁流变学、日用化工流变学、表面活性剂流变学、界面流变学（至少记住5个P1）方法论地位:流变学本身即体现出朴素的辩证观点，具有方法论作用，可与多种学科交叉，形成新的学科分支。

？3.流变学主要研究对象：非牛顿流体的流变特性、粘弹性材料的流变特性、流变测量技术、流变状态方程，即本构方程（揭示物质受力和变形的本质规律。

例：牛顿粘性定律、胡克定律）。

4.流变学与化学工程的关系/流变学与日用化工（轻化工？）的关系化学工程：单体聚合反应、高分子加工、乳化过程与流体的流变行为密切相关。

要研究其传递和反应过程、设计反应器、工程放大，必须对流变特性有明确认识。

流变学提供材料的流变状态方程，用于解决非牛顿流体的动量传递问题，并进一步为非牛顿流体的热质传递和反应工程提供基础。

流变学是非牛顿流体化学工程的重要理论基础之一。

日用化工：日用化学品（膏霜、乳液）为多组分、多相态的非牛顿流体。

日用化工过程为非牛顿流体的制造过程。

1）乳液、泡沫的稳定性：包括热稳定性、耐剪切稳定性、储存稳定性等（表面粘度、表面弹性）2）产品的涂布性：均匀性和涂布难易性能3）挤出能力，屈服应力4）增稠性：各种流变性调节剂（粘多糖、聚丙烯酸等）5）流平性指甲油等6）触变性膏霜、牙膏7）流动控制能力在洗衣粉料浆中加入适量甲苯磺酸钠，调节降低粘度，使之易于喷粉成型。

5.非牛顿流体的特殊性质：剪切变稀、剪切增稠、屈服应力、触变性、粘弹性、爬竿效应、湍流减阻效应（Toms效应）、无管虹吸现象、挤出胀大6.非牛顿流体的触变性：若流体的应力或粘度随剪切时间的增大而减小，并最终达到平衡粘度，该特性称为正触变性，简称触变性。

涂料、牙膏等具有触变性。

若流体的应力或粘度随剪切时间的增大而增大，并最终达到平衡粘度，该特性称为反触变性。

7.粘弹性: 材料同时具有粘性和弹性的属性，称为粘弹性。

高分子一般能够体现粘弹性。

8. Deborah准数：De=t/Tt 为物质的特征时间T 为观察物质运动的时间物理意义：De 准数越大，则弹性越强, De 准数越小，则流动性越强。

9.触变性与剪切变稀的区别：触变性与剪切变稀的区别在于，材料的触变性和剪切变稀特性是两个不同的概念。

前者是黏度随受剪切时间的变化关系，后者是指稳态剪切黏度随剪切速率的变化关系。

（材料的反触变性和剪切增稠也是两个不同的概念，不可混淆）10.滞后环分类：黏弹环、，正触变滞后环、含黏弹环和正触变环的滞后环，含应力过冲和正触变环的滞后环，含黏弹环、应力过冲和正触变环的滞后环，含黏弹环、正触变环和反触变环的滞后环。

第三章：流变测量学1.材料函数N1为第一法向应力差；N2为第二法向应力差，与材料的弹性相关。

称为第一法向应力差系数称为第二法向应力差系数2. 在稳态剪切流场中获得的流变参数1）稳态粘度2）流动曲线：获得粘度随剪切速率的变化曲线3）剪切速率扫描4）应力增长、应力松弛剪切速率随时间按矩形波变化，施加于材料上，测量材料的应力随时间的变化。

用于分析材料的结构和触变性5）触变环测试剪切速率随时间按三角波或梯形波变化并施加于材料上，测量材料的应力随时间的变化。

获得滞后环面积和过程变化曲线，可用于分析材料的结构变化和触变性。

6）温度扫描⎪⎩⎪⎨⎧=-==-==2233222212211112)()()(γγϕττγγϕττγγητNN)(γη)(1γϕ)(2γϕ称为表观粘度在一定剪切速率或应力条件下，考察材料的粘度或粘弹性指标随温度的变化, 获得温度触变环。

3. 在稳态剪切流场中获得的流变参数与小振幅振荡流场获得的参数有何关系？ Cox-Merz 规则 :4. 库特（Couette ）旋转粘度计5.小振幅震荡流场的10个流变学指标及其意义（P24~26）第四章 广义牛顿流体本构方程 1.何谓广义牛顿流体？流变状态方程的形式与牛顿粘性定律相似的流体 ，称为广义牛顿流体2.典型广义牛顿流体本构方程3.幂律模型（power ’s Law model ） (不含屈服应力) K-稠度系数 n-流型参数 （ P39）当n>1时，黏度随剪切速率的增加而增大，变现为剪切增稠特性，即为胀塑性流体；当n=1时，黏度不随剪切速率变化，退化为牛顿流体； 当0<n<1时，黏度随剪切速率的增加而减小，表现为剪切变稀特性，即为拟塑性流体； 广义牛顿流体本构方程(含屈服应力): 4.Bingham 模型 5.Herschel-Bulkley 模型（H-B 模型）6.Casson 模型7.触变性的表征？第五章 线性粘弹性流体本构方程 1.Maxwell 模型 2.Kelvin-V oigt 模型3.Jeffreys 模型4.线性粘弹性本构方程在小振幅振荡流场中的解 Maxwell 模型(P56)、Jeffreys 模型(P60)5.本构方程的筛选原则先通过流变测试，获得粘度随剪切速率的变化曲线（或称流动曲线，flow curves ）、粘弹性指标随振荡频率的变化关系。

再根据不同的本构方程在剪切流场和小振幅振荡流场下的解，逐个筛选。

当模型的理论预测值能符合实验结果时，可以筛选该方程。

第二章 张量分析简介 1.哑标与自由标自由标：在一个物理量中，只出现一次的指标为自由标，自由标可分别取1、2、3。

哑标：在一个物理量中，出现两次的指标为哑标，哑标可分别取1、2、3之后求和2. 根据自由标和哑标展开3. Einstein 求和约定规则一个指标在公式中可以出现一次（自由标），也可以出现2次（哑标），但不能出现2次以上； 等式两边自由标的个数必须相等；一组“哑标”无论何时出现，均表示对所有项数求和。

“哑标”的名称是不确定的，可以由另外一组“哑标”代替。

为表示二阶张量的分量，不与“哑标”混淆，特规定：表示“哑标”求和；表示张量的第ii 个分量。

4. 张量指标升降：一个张量与一个度规张量和共轭度规张量的内积与该张量相等。

一个一阶协变张量与共轭度规张量的内积，使协变指标上升，成为一个一阶逆变张量。

该过程为升指标运算一个一阶逆变张量与度规张量的内积，使逆变指标下降，成为一个一阶协变张量。

该过程为降指标运算5. 张量的三个不变量(即张量A 对应的矩阵对角线元素之和。

trA 成为张量A 的迹) γωωηγη==)()(*τπτπh r r rh M 222=⋅⋅=22212122τπτπh R h R M ==212221R R =ττ~~~)(γγητ ='1'n n n K K K γγγτηγτ====-或⎪⎩⎪⎨⎧≥+=≤∞=y p y y p ττγηττττη,, ⎪⎩⎪⎨⎧≥+=≤∞=y n y y p K ττγττττη,, c c c ττγηττ≥+=,)(2/12/12/1 γηγγβγβτ +=+=G dt d 10mm dx xz dz ∂∂=αα⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧∂∂+∂∂+∂∂=∂∂=∂∂+∂∂+∂∂=∂∂=∂∂+∂∂+∂∂=∂∂=333223113333322221122233122111111dxx z dx x z dx x z dx x z dz dxx z dx x z dx x z dx x z dz dxx z dx x z dx x z dx x z dz m m m m m m ~A tr A I ii A ==)]()[(21)(212~2~A tr A tr A A A A II ij ij jj ii A --=--=（即张量A 对应的行列式的值） 第六章 非线性粘弹性流体本构方程 1. 本构方程建立的原则： 1）坐标不变性原理 2）决定性原理 3）客观性原理 4）衰减记忆原理 5）一致性原理2. 物理量A 在Lagrange 坐标系中的普通时间微分，变换到固定坐标系时，对应的是F 坐标系中的物质导数（或随体导数）3. 共转坐标系和共转导数（Jaumann 导数）设F 为固定坐标系，如果动坐标系嵌入到流体微元中，相对于固定坐标系F ，随流体微元以速度V 进行平移、旋转，则该动坐标系称为共转坐标系。

4. 共形变坐标系和共形变导数（Oldroyd 导数） 设F 为固定坐标系，如果动坐标系嵌入到流体微元中，相对于固定坐标系F ，随流体微元以速度V 进行平移、旋转、变形，则该动坐标系称为共形变坐标系。

物理量在共形变坐标系中的普通时间微分，变换到固定坐标系F 时，对应的是F 坐标系中的共形变导数（或Oldroyd 导数）。

5. 由非线性粘弹性本构方程求物质函数（或材料函数）（P77看懂求解过程）6.筛选本构方程的一般步骤1）在剪切流场中，测定材料的粘度、第一法向应力差（或第一法向应力差系数）和第二法向应力差（或第二法向应力差系数）随剪切速率的变化关系；或在小振幅振荡流场中测量线性粘弹性指标（如弹性模量G ’、粘性模量G ”、复模量G*等）随振荡频率的变化关系。

选择一个非线性粘弹性本构方程，求出材料函数的表达式（含有一定量参数）；2）将理论值与实验值相拟合，求出模型参数；如果理论值与实验值吻合良好，则可选择该本构方程描述材料的流变特性；如果不能吻合，则重新筛选本构方程，重复步骤2）和步骤3），直到选择合适的本构关系为止。

57和68页请记住这两页。

333231232221131211~det A A A A A A A A A A III A ==。