第二章非牛顿流体在管道中的流动(精)
聚合物的流变学性质
§1.3
聚合物的流变学性质
2)聚合物中添加剂的影响
加入少量的添加剂，以提高其实用性能。
添加剂的种类： 着色剂 润滑剂 稀释剂 增塑剂 稳定剂 抗静电剂 填料
§1.3
聚合物的流变学性质
添加剂在聚合物中所占的比例不大——
聚合物大分子间的作用力会发生很大变化，熔 体的粘度也会随之改变。
例如，增塑剂的加入会使熔体粘度降低，从而 提高熔体的流动性。
假塑性流体种类：
①在10s-1＜ ＜ 104 s-1内，高聚物熔体； ②高聚物溶液及悬浮液。 ③混炼胶、塑炼胶；
③混炼胶、塑炼胶，剪切作用的增加使得分子链 断链，导致分子量下降，粘度降低。 假塑性流体流动曲线见图4-3。
（2）膨胀型流体
增大 ，粒子相互碰撞，
导致润滑不足，流动阻力
增加，粘度上升。 特性：随 增加ηa 增加，即“剪切增稠”。
§1.3
聚合物的流变学性质
牛顿流体： 是指当流体以切变方式流动时，其切应力与剪 切速率间存在线性关系。 牛顿流体的流变方程式为 — —切应力，Pa； — —比例常数（粘度），牛顿粘度，
反映了牛顿流体抵抗外力引起流动变形的能力，Pa s；
— —单位时间内流体产生的切应变（剪切速率） 1 ,s
§1.3
聚合物的流变学性质
注射成型中近似具有假塑性流体性质的高聚物: 聚乙烯(PE) 聚氯乙烯(PVC) 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 聚丙烯(PP) ABS 聚苯乙烯(PS) 聚酯 热塑性弹性体
§1.3
聚合物的流变学性质
假塑性液体的剪切速率与切应力及表观粘度的 关系: 图a——切应力τ与剪切速率的关系； 图b——表观粘度ηa与剪切速率的关系。 ——聚合物熔体粘度对剪切速率具有依赖性， 且剪切速率的 增大可导致熔体 粘度的降低。
非牛顿流体的流动.ppt
x u y
2.3 应变速度分析
拉伸粘度定义为拉应力和线应变速度之比，即 e xx xx 对于牛顿流体，其拉伸粘度是切粘度的三倍，即拉伸粘度特 别大是非牛顿流体的重要特征之一。 e 3 流速梯度非对角线的六个分量，每一个分量均能分解为代表 纯变形运动和代表纯旋转运动的两项。
2.4 应力与应变速度
应力和应变速度的关系
u x u y xy yx ( ) y x u u yz zy ( y z ) z y u u zx xz ( z x ) x z
pxx p 2 p yy p 2 u x x u y
3.2 剪切稀化流体
表观粘度函数为幂律形式 =k n1 剪切稀化流体的本构关系式 k n
n与k是常数，对剪切稀化流体 n 1，反映了非牛顿流体性质 的强弱。 实际工程中都处于中等变形速度的范围，k没有明显的物理 意义，虽然还有许多其他的数学模型，都没有幂律公式使用 得广泛和简便。
= 0 + p
3.5 卡森流体
卡森流体是另一种具有屈服值的非牛顿流体。 1 = ( c ) 本构方程为
c
卡森流体的本构方程能较准确地反映血液的流变特性。卡 森流体的本构方程在较大的变形速度范围内与实验数据符 合得很好。
3.6 时变性非牛顿流体
前面所讨论的非时变性非牛顿流体，其表观粘度只是变形 速度的函数，而与时间无关，这就是说在变形速度改变后， 流体内部结构的调整是瞬时完成的。改变变形速度后，可以 立即得到与变形速度相对应的切应力与表观粘度。结构调整 的时间很短，致使现有的测定技术对这种突变的时间过程无 法灵敏反映，这就是非时变性的含义。 (1) 触变性流体和震凝性流体 有些流体的表观粘度不仅是剪切速率的函数，而且还与其 受剪切作用的时间有关。这类物质体系的结构对剪切作用十 分敏感，其结构的调整却相当缓慢。由于流体的力学性质受 系统结构变化的影响，因此，在结构调整的时段内，流变性 质也随时间而变化，直到新的平衡结构形成为止。
化工——第二章_2(流动基本概念)
Re 9 10 5 2000 1 整理得： u 1.14( m s ) d 0.158
燃料油在管中作层流时的临界速度为1.14m· s-1。
2-7 流速分布
层流
如上图所示，流体在圆形直管内作定态层流流动。在圆管内， 以管轴为中心，取半径为r、长度为l的流体柱作为研究对象。
粘性是流体流动时产生的阻碍流体流动的内摩擦力。 粘度是衡量流体粘性大小的物理量。
u F A y
u F A y
剪应力：单位面积上的内摩擦力，以τ表示。
F u A y
适用于u与y成直线关系
du dy
式中：
——牛顿粘性定律
du 速度梯度 ： dy
比例系数，它的值随流体的不同而不同，流 ：
P (泊）
cm
SI单位制和物理单位制粘度单位的换算关系为：
1Pa s 1000 cP 10 P
5）运动粘度
v
单位： SI制：m2/s； 物理单位制：cm2/s，用St表示。
1 St 100 cSt 10 4 m 2 / s
思考：
（1）气体在一定直径的圆管中流动，如果qm不变，
第二章 流体流动与输送
闽南师范大学 化学与环境科学系 主讲：张婷
第二节
流体流动
一、流量与流速
二、定态流动与非定态流动 三、流动形态 四、牛顿黏性定律 五、边界层及边界层分离 六、流体在管内的速度分布
§2 流体流动
2-1 流体的流量和流速 • 流量
单位时间内通过导管任一截面的流体量称为流量(或流率)。
d u 流体的流动类型用雷诺数Re判断： Re
Re的量纲：
L M ( L) 3 du T L [Re] [ ] L0 M 0T 0 1 M ( L )(T )
非牛顿流体力学第二章
pn = pn ( M , t , n)
1 应力pn表示的是作用在以n为外法线方向的作用面上应力，其下标 需要特别指出，○ 2 一般来说，应力 n并不表示应力的方向，而是受力面的外法线方向，见图 2－1；○ pn的方向并不与作用面的外法线n一致，pn除了有n方向的分量pnn外，还有n方向的分 3 图中ΔA右侧的流体通过ΔA作用在左侧 量pnτ。只有当pnτ=0 时pn才与n的方向一致；○ 流体上的力为ΔP=pnΔA，而ΔA左侧的流体通过ΔA作用在右侧流体上的力为ΔP=p－ nΔA，这两个力互为作用力和反作用力，所以有
（2－14）
这三个分量恰好就是流体微团旋转角速度矢量的三个分量， 同时ω=ω1i+ω2j+ω3k也就 是速度矢量的旋度的一半，即
ω = ∇×u
对称矩阵 D 中的九个分量中只有六个独立分量，
1 2
（2－15）
Dxx =
∂u ∂u ∂u 1 ⎛ ∂u ∂v ⎞ ， Dxx = ， Dxx = ， Dxy = Dyx = ⎜ + ⎟ ∂x ∂x ∂x 2 ⎝ ∂y ∂x ⎠
§2-2
应力张量
作用在流体上的力可以分为两类，即质量力和表面力两大类。作用在连续介质 表面上的表面力通常用作用在单位面积上的表面力——应力来表示，参见图 2－1， 即
pn = lim
ΔA→ 0
ΔP ΔA
（2－1）
式中 n为表面积ΔA的外法线方向；ΔP为作用在表面积ΔA上的表面力。pn除了与空 间位置和时间有关外，还与作用面的取向有关。因此，有
上式也可以用矩阵形式表示为
⎡ ⎣ pnx pny pnz ⎤ ⎦= ⎡ ⎣ nx ny ⎡ pxx ⎢ nz ⎤ ⎦ ⎢ p yx ⎢ pzx ⎣ pxy p yy pzy pxz ⎤ ⎥ p yz ⎥ pzz ⎥ ⎦
化工基础 流体流动
化工基础
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边界层的形成
流体流入管中时，边界层并不是一进管口就出现，而是进入管 口后逐渐形成的。
从管口到形成边界层所经历的管长称为稳定长度，此长度与管 的形状，管壁粗糙程度，雷诺数等因素有关。
化工基础
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2013-3-4
第二章 流体的流动与输送
14
化工基础
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当量直径
对于非圆管导管，计算Re数值时，应当用当量直径de代替特 征数中的直径d，当量直径定义为：
流体流过的横截面积 de 4 流体润湿的周边
环形流道的当量直径为：
(d d ) / 4 de 4 d d d d ) （
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第三节 实际流体的流动
实际流体由于有粘性，管截面上流体质点的速度分布 是不均匀的从而引起能量的损失
一、牛顿型流体的粘性
1、粘度 流体流动时产生内摩擦力的性质，称为粘性。 流体粘性越大，其流动性就越小。从桶底把一桶甘 油放完要比把一桶水放完慢得多，这是因为甘油流 动时内摩擦力比水大的缘故。
第二章 流体的流动与输送
20
化工基础
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滞流内层的作用
滞流内层虽然很薄，但却是传热传质阻力的主要来源。 Re越小，滞流内层越厚，传递过程阻力越大。
化工基础
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加工过程中非牛顿型流体的类型及流动曲线
1、加工过程中非牛顿型流体的类型及流动曲线；举例分析。
假塑性流体：在一般的剪切速率下，随r′增加η下降，例如高聚物熔体、高聚物溶液及悬浮液等；膨胀性流体：固体含量较大的悬浮液如PVC糊悬浮液，少数含固体填充物的聚合物熔体，流动中产生结晶的聚合物熔体；宾汉流体：所有高聚物在其良溶剂中形成的浓溶液行为与其相近。
2、哪些高聚物在成型加工过程中其表观粘度对剪切速率敏感？哪些高聚物表观粘度对温度敏感性？哪些高聚物表观粘度粘度对压力敏感性？哪些高聚物为热敏性树脂？举例说明。
对剪切速率：聚合物熔体的一个显著特征是具有非牛顿行为，其粘度随剪切速率的增加而下降，敏感性较明显的有LDPE,HDPE,PP,PS,HIPS,ABS,不敏感PPS,PA6PC,PBT,POM;温度：分子链刚性、极性大或有较强极性取代基团的高聚物，如PMMA,PC,PS,PET，PVC等；压力：支化的LDPE比线性的HDPE自由体积大，分子堆砌较松，可压缩性大，PS,PMMA侧基大，自由体积较大，以上说明对某些聚合物单纯通过增大压力来提高熔体的流速并不适当，过大的压力还会造成能耗过大和设备的更大磨损。
3、牛顿流体的特点；牛顿流体的种类；何谓非牛顿性？特点：液体的应变随压力作用时间线性增加；牛顿流体中的应变具有不可逆性质，应力解除后应变以永久形变保持下来。
种类：低分子化合物的液体或溶液，如水和甲苯等；极少数聚合物熔体（如PC）；在一定r’范围内大多数的聚合物熔体。
四、1、聚合物老化及影响因素？稳定化助剂？老化：高分子材料随着时间延长逐渐变化；外观变化：变色变暗，变硬变脆，龟裂变形，出现斑点，分层脱落；力学性能：拉伸强度、伸长率、冲击强度、硬度、耐磨性降低。
因素：结构因素，物理因素：光热电高能辐射和机械应力，化学因素：氧、臭氧、水、盐碱、盐及腐蚀性气体，生物因素：微生物、昆虫、海生物等。
防止方法：共聚（引入功能基团）、对活性基团消活、添加稳定剂。
非牛顿流体的传递过程特性-2
∞
∞
幂 律 函 数 区
直 线
∞
∞
第 二 牛 顿 区
第 一 牛 顿 区
幂 律 函 数 区
双对数坐标
(1)幂律方程：
直线区：Y=aX+b
K m K m 1 K n ,(n m 1, m n 1)
d d
对非牛顿流体：如上图：
d t 1 d
0
1 a1 假塑性：t1 a1 0
目前大多数用 μ a表示非牛顿流体的表观粘度（粘度）。 以后所讲粘度，即表观粘度。 由于计算机的发展μ t也应用广泛起来。 μ t的特点：用不同的粘度计测量结果应相同（减小系统 误差，如零点漂移）。
2)剪切速率匀速增加后再匀速减小，τ ～ 曲线不 重合，有滞后现象.
面积A1 第1次,t1,A=A1
第2次,t2,A=A2 第n次,tn,A=0
第n次--触变性消失， 变成假塑性流体。流体 的结构到达新的稳定状 态（平衡） 用滞后面积A的大小代 表流体的触变性大小, 但不好表达.
本构方程：与时间有关。 Moore方程：(无屈服应力）
a
0
1 m
1
定义 : 0 , , 为 0, 下的a
m为a ( 0 ) / 2时测出的 值.
1时： a 0，牛顿 1时： a ，假塑性 (用于PAM) 1时： a ，涨塑性
ΔY
e
y
t
y
t+ t
x
t时刻
x
t+ t时刻
《医用物理学》教学课件：02第二章-流体的运动-3
低速封闭风洞
飞机的风洞实验
汽车的风洞实验
运动员在进行风洞实验
• 生理流动
人体中时刻存在着各种生理流动，对生命和健康最重 要的是血液循环与呼吸系统。健康人体的血管和气管等流 动管道都具有良好的弹性，管壁可以吸收扰动能量，起着 稳定流场的作用，因而生理流动的临界雷诺数(由层流转变 为湍流时的雷诺数)要远远超过刚性管流的临界雷诺数。
x
A
x
v
v 速率
黏度的大小决定于流体的性质, 并受温度的影响
流体 温度 (℃)
流体 温度 (℃)
空气 100
2.71
水 100
0.3
20
1.82
37
0.69
0
1.71
0
1.8
氢气 251
1.30
酒精 20
1.19
20
0.88
0
1.77
液体的黏度随温度的升高而减小；气体的黏度随温度的升高而增大。
一般说来，液体的内摩擦力小于固体之间的摩擦力，古人 开凿运河，用于运输；用机油润滑机械，减少磨损，延长使 用寿命，都是这一原理的应用。气体的黏滞性则更小，气垫 船的使用就是利用了气体的这一特性。
括所需的实验器材，计算公式和实验步骤。
结合对比：实验课《液体黏滞系数的测定》及 《基本电荷的测定——密立根油滴实验》
离心机
4. 涡旋尾流，压差阻力
具有较大流速的流体流经物体，因黏性作用，物体后部 边界层的流体质元会减速并脱落，而若前方流体不能及时填 充，就会导致已流至后方的外层流体回旋，使物体后部出现 涡旋尾流。
Байду номын сангаас
讨论 1.雷诺数无量纲，它是鉴别黏性流体 流动状态的唯一参数。
高分子课后习题答案
第一章1、请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。
答：（1）粘弹性滞后效应是指在外作用力下，聚合物分子链由于跟不上外力作用速度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。
（2）当注射制件脱模时大分子的形变并非已经停止，在贮存和使用过程中，大分子重排运动的发展，以致密度增加，体积收缩。
（3）在Tg—Tf温度范围对成型制品进行热处理，可以缩短大分子形变的松弛时间，加速结晶聚合物的结晶速度，使制品的形状能加快的稳定下来。
2、比较塑性形变和粘弹性形变的异同点。
答：同：都是不可逆变形。
异：（1）温度区间不同，塑性形变温度区间为Tg—Tf；粘性形变温度区间为Tf以上。
（2）作用力和时间不同，塑性形变需较大外力和较长时间；粘性形变要很小的外力和瞬时。
3、什么是聚合物的力学三态，各自的特点是什么？各适用于什么加工方法？答：玻璃态、高弹态、粘流态称为聚合物的力学三态。
（1）玻璃态：聚合物模量高，形变小，故不宜进行大形变的成型加工。
适用：二次加工（2）高弹态：产生较大的可逆形变；聚合物粘性大，且具有一定的强度。
适用：较大变形的成型工艺。
（3）粘流态：很大的不可逆形变；熔体黏度低。
适用：流动性要求较高的成型加工技术。
第二章1、画出几种典型流体的剪切力-剪切速率流动曲线，并简单说明各自的流变行为特征。
答：宾汉流体：与牛顿流体相同，剪切速率～剪切应力的关系也是一条直线，不同处：它的流动只有当 高到一定程度后才开始。
假塑性流体： 流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。
也即切力变稀现象。
膨胀性流体： 流体的表观粘度随剪切应力的增加而增加。
也即切力增稠现象。
2、怎么样根据聚合物粘度的温敏特性以及切敏特性选择加工条件？答：（1）根据聚合物粘度的温敏特性，当聚合物处于粘流温度以上不宽的温Andrade 公式：选择尽可能打度范围内时，用的温度作为加工条件。
当温度包括从玻璃化温度到熔点这样打的温度范围时，用W.L.F 方程：计算温度T 时的年度选择加工条件。
第二章 非牛顿流体在管道中的流动
Bingham，Herschel-Bulkley：
Q r u u 2rdr
2 0 0 r0
R
第二节 非牛顿流体管流的流态判断
Flow regimes of non-Newtonian Pipe flow
一、Metzner-Reed雷诺数（广义雷诺数）
Metzenr-Reed/generalized Reynolds Number
n 1 n
对牛顿流体：
u u max r 1 R
2
3.Bingham塑性体
y R r p R 2 r 2 p 4 pl
duz y dr p
y
y y 1 pr p 1 2 u r dr r r c p p 2l p 2 pl 2
16 故，牛顿流体层流时，有 f Re 64 Re
16e 对非牛顿流体层流，定义 f Re MR
又
f
V 2 / 2
w
w 16 Re MR V 2 /8
8V （下一章证明之） 对非牛顿流体管流 w K D
'
n'
整理可得 Re MR
D n ' V 2-n '
1
Power law
或
n 4lK 3n 1 8V 8 3 n 1 Q P 4 lK n D3n1 D 4n D n n
n=1时
Q P ∝ 3 n 1 D Q P ∝ 4 D
n
n 1时，P对Q、D的依赖性减小。 物理解释：剪切稀释性
8V 32Q 4 3 3 D D w 4
4. 非牛顿型流体的分类
4． 非牛顿型流体的分类非牛顿型流体是一大类实际流体的统称。
一般地说，凡流动性能不能用方程（2-2）来描述的流体，统称为非牛顿型流体。
在高分子液体范畴内，可以粗略地把非牛顿型流体分为：纯粘性流体，但流动中粘度会发生变化，如某些涂料、油漆、食品等。
粘弹性流体，大多数高分子熔体、高分子溶液是典型的粘弹性流体，而且是非线性粘弹性流体。
一些生物材料，如细胞液，蛋清等也同属此类。
流动性质有时间依赖性的流体。
如触变性流体，震凝性流体。
4． 1 Bingham 塑性体Bingham体的可塑性质。
只有当外界施加的应力超过屈服应力y σ，物体才能流动。
流动方程为：⎩⎨⎧≥-<=y y yσσησσσσγ/)(0 （2-74）说明：有些Bingham 塑性体，在外应力超过y σ开始流动后，遵循Newton 粘度定律，流动方程为：γησσ p y += （2-75） 称为普通Bingham 流体，p η为塑性粘度。
有些Bingham 塑性体，开始流动后，并不遵循Newton 粘度定律，其剪切粘度随剪切速率发生变化，这类材料称为非线性Bingham 流体。
特殊地，若流动规律遵从幂律，方程为n y K γσσ += （2-76） 则称这类材料为Herschel-Bulkley 流体。
图2-16 Bingham 流体的流动曲线牙膏、油漆是典型Bingham 塑性体。
油漆在涂刷过程中，要求涂刷时粘度要小，停止涂刷时要“站得住”，不出现流挂。
因此要求其屈服应力大到足以克服重力对流动的影响。
润滑油、石油钻探用泥浆，某些高分子填充体系如碳黑混炼橡胶，碳酸钙填充聚乙烯、聚丙烯等也属于或近似属于Bingham 流体。
填充高分子体系出现屈服现象的原因可归结为，当填料份数足够高时，填料在体系内形成某种三维结构。
如CaCO 3形成堆砌结构，而碳黑则因与橡胶大分子链间有强烈物理交换作用，形成类交联网络结构。
这些结构具有一定强度，在低外力下是稳定的，外部作用力只有大到能够破坏这些结构时，物料才能流动。
化工原理 第二章 流体的流动和输送超详细讲解
1）判断下列两关系是否成立
PA＝PA’，PB＝P’B。 2）计算玻璃管内水的高度h。
解：（1）判断题给两关系是否成立 ∵A，A’在静止的连通着的同一种液体的同一水平面上
PA PA'
因B，B’虽在同一水平面上，但不是连通着的同一种液
10001.0 13600 0.067 1000 820
0.493m
作业 P71：3、5
要求解题过程要规范：
1、写清楚解题过程——先写公式，再写计算过程， 追求结果的准确性；
2、计算过程中注意单位统一成SI制。
第二节 流体稳定流动时的物料衡算和能量衡算
一、流速与管径的关系 1、流速v =qv/A
解：气压管内水上升的高度
P（表压） P（真空度） h ρ水g ρ水g 80103
1000 9.81 8.15m
3、液位的测定
液柱压差计测量液位的方法：
由压差计指示液的读数R可以计算 出容器内液面的高度。 当R＝0时，容器内的液面高度将达 到允许的最大高度，容器内液面愈 低，压差计读数R越大。
流体的单位表面积上所受的压力，称为流体的静压强，
简称压强。
p F A
SI制单位：N/m2，即Pa。1 N/m2 =1Pa
工程制： 1at(工程大气压)= 1公斤/cm2 =98100Pa
物理制： 1atm （标准大气压）=101325Pa
换算关系为：
1atm 760mmHg 10.33mH2O 1.033kgf / cm2 1.0133105 Pa
在1-1’截面受到垂直向下的压力： 在2-2’ 截面受到垂直向上的压力： 小液柱本身所受的重力：
非牛顿流体在不规则管道中的流动特性研究
文章编号：2095－6835（2020）08－0024－05非牛顿流体在不规则管道中的流动特性研究＊李亚飞，周懿，胡钺，高政（船舶动力工程技术交通行业重点实验室，湖北武汉430063；武汉理工大学能源与动力工程学院，湖北武汉430063）摘要：非牛顿流体被大量应用于工业生产中，如利用剪切稀化流体应用的酱类食品生产运输、高分子聚合物在工业生产中的管道运输及钻井用洗井液完井液等。
相比传统的牛顿流体，关于非牛顿流体在管道内的流动的研究还有很大发展空间，因此对其机理的研究具有重要的现实意义。
借助多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics，对非牛顿流体在不规则管道内的流动现象进行了数值模拟研究，分析了非牛顿流体在管道内的速度场分布、剪切应变速率分布以及黏度分布情况。
结果表明，在同一不规则管道中，管内流动的非牛顿Carreau流体的剪切应变速率与黏度关系符合其本构方程特性，相比牛顿流体表现出了明显较差的流动性，且速度场的分布一直保持一致；实验组非牛顿流体的剪切应变速率量级比对照组牛顿流体小很多，解释了两种流体在速度场分布的差异性；验证了Carreau流体构型中剪切应变速率与黏度的负相关关系。
关键词：非牛顿流体；管道；流动特性；幂律流体中图分类号：O373文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.08.009非牛顿流体是剪切力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。
非牛顿流体的应用十分普遍，涉及采用剪切增稠液体的装甲、食品工厂设计果酱类食品的运输加工及高分子聚合物在化工生产中的运输等诸多方面。
这类非牛顿流体在工业生产方面的应用研究，直接影响工业生产效率及国家经济，因此对非牛顿流体在管道中的流动机理具有较大的研究价值。
对非牛顿流体的研究方法包括实验法、解析解法与数值解法。
实验法直接，但成本高且实验普遍性不高。
解析解法理论上为最理想的研究方法，通过建立合适的微分方程，使用纯数学方法得出方程的精确解；但对于非牛顿流体复杂的流动情况来说，求解的难度过大。
化工单元操作课程设计
5.沉降：介绍沉降过程的基本原理，沉降设备的分类及结构，沉降速度的计算，以及沉降操作的注意事项。
6.过滤：探讨过滤的基本原理，过滤速率的计算，以及不同类型过滤器的特点与应用。
7.干燥：分析干燥过程的基本原理，干燥速率的计算，以及干燥设备的选择和操作。
6.过滤操作中的过滤介质选择，过滤速率与过滤压力的关系，以及过滤周期的确定。
7.干燥过程中的干燥速率曲线，干燥动力学的分析，以及干燥器的设计与操作参数的优化。
3、教学内容
本节课程将重点拓展以下教学内容：
1.流体流动中的非牛顿流体流动特性，包括粘度和流变学模型的介绍，以及非牛顿流体在管道中的流动分析。
4.吸收过程中的吸收塔模拟与优化，包括吸收塔的模拟软件应用和操作参数的优化策略。
-吸收塔的模拟与仿真技术。
-吸收操作的性能优化。
5.沉降过程中的固体颗粒特性分析，如颗粒大小、形状和密度对沉降性能的影响。
-颗粒特性对沉降效率的影响。
-沉降工艺的优化与控制。
6.过滤操作中的过滤介质性能评价，包括过滤介质的孔隙结构、过滤效率和再生能力。
-流动不稳定性对化工操作的影响。
-流动稳定性控制的策略和方法。
2.传热过程中的热传递强化技术，如增加表面面积、使用添加剂和改进流体流动等。
-热传递强化的原理和实践。
-强化传热技术在换热器中的应用。
3.蒸馏操作中的节能技术与集成设计，探讨如何通过热集成降低能源消耗。
-蒸馏过程的热集成设计。
-蒸馏塔的节能措施。
-膜过滤技术及其在化工中的应用。
-膜污染与清洗策略。
7.干燥过程中的智能监控系统，介绍干燥过程参数的实时监测、数据分析以及智能控制系统的构建。
医用物理：第2章--流体的运动 (1)
基本概念
流动速度
速度场 v=v(x,y,z,t) 平均流速
U vds / S
S
协和飞机落地时的尾部流场
火山爆发
绕圆柱的流动
2019/4/5
医用物理学（流体的运动）
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基本概念
流动分类
稳定流动 非稳定流动
稳定流动
流体中各点流速不随时 间改变的流动。v=v(x,y,z)
2019/4/5
医用物理学（流体的运动）
9
基本概念
运动描写
流线(stream line) 流体中的曲线，曲线的切线方向为该点的流速方向。 a. 流线不能相交； b. 稳定流动时流线分布情况不变； c. 稳定流动时流线与流体质元的运动轨迹重合 流管(Tube of Flow) 由选定的流线构成的管子。 a.流管内外液体不能交换； b. 整个流体可以看成由许多流管组成； c.流线为无限细流管。
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2019/4/5 医用物理学（流体的运动） 19
伯努利方程【应用】
管涌现象
流速与高度的关系
剪切模量为0的物质形态 有自己的体积，没有自己的形状。
医用物理学（流体的运动） 5
2019/4/5
基本概念
流体力学【Hydrodynamics】
流体静力学 流体动力学
流变学【Rheology】 研究物质流动与变形的科学
地球流变学 食品流变学 生物流变学 血液流变学 心理流变学
第二章
流体的运动
The Motion of Fluid
首都医科大学 生物医学工程学院 刘志成 zcliu@
本章作业：