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流变仪检测非牛顿流体的剪切应力

发布时间:2022-09-27
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流变仪在食品工程或其他各种生产领域中的应用,是要用流变学的理论预测结果定量。样品放到流变仪上测试,然后研究真正在生产实践中得到了应用。可以用到食品和日用化工品领域中,针对生产实践流变学是有用的,主要是为了流变学高分子物理的理论研究。流变测量学的理论基础之一是“测粘流”的对于不可压缩“简单流体”的理论可行性。另一个是动态力学测试。在测粘流语境下(即稳态流动测试),流变学研究对象的特殊性称为“非牛顿性”,其内涵包括剪切粘度对剪切速率的依赖性,以及非零的法向应力差。在动态力学测试的语境下,流变学研究对象的特殊性称为“粘弹性”。


流变仪的可以测量流体的粘弹性,我们经常采用一系列频率的正弦振荡应变,去描出其Fourier变换后的实部和虚部(即储能模量和损耗模量),并阅读这种谱图。在流变学中已习惯这种谱图,则又经常产生一种误解,就是觉得一个频率下的响应具有足够的代表性。其实Fourier变换(以及其他积分变换),是函数到函数的变换(一种泛函关系),因此不管看时域还是频域,都要言必称整条曲线。光看一个点,若不是完全没有意义,也至少是很隐晦,并不是许多人以为的那般简明。又比如,测粘流原本的旨意是任何各向同性的非牛顿流体的流变学状态可以由关于剪切应力、第一法向应力差、第二法向应力差的方程完整地确定。所以稳态流动测试应该不仅关心剪切应力,还应该关系第一法向应力差和第二法向应力差。可是实际上大家往往仅满足于得知剪切应力。这可能是因为,剪切应力可通过简单的示意图和表达式得到解释和定义,无需涉及“应力张量”的概念;而法向应力差则难以回避后者,因而更少人理解。