非牛頓流體
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牛頓1687年發(fā)表了以水為工作介質(zhì)的一維剪切流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)是在兩平行平板間充滿水時(shí)進(jìn)行的(圖1)，下平板固定不動(dòng)，上
平板在其自身平面內(nèi)以等速U向右運(yùn)動(dòng)。此時(shí)附于上下平板的流體質(zhì)
點(diǎn)的速度分別為U和0，兩平板間的速度呈線性分布。由此得到了著
名的牛頓粘性定律
相關(guān)理論
斯托克斯1845年在牛頓這一實(shí)驗(yàn)定律的基礎(chǔ)上，作了應(yīng)力張量是
應(yīng)變率張量的線性函數(shù)、流體各向同性、流體靜止時(shí)應(yīng)變率為零的三
項(xiàng)假設(shè)，從而導(dǎo)出了廣泛應(yīng)用于流體力學(xué)研究的線性本構(gòu)方程，以及
現(xiàn)被廣泛應(yīng)用的納維－斯托克斯方程。
后來人們?cè)谶M(jìn)一步的研究中知道，牛頓粘性實(shí)驗(yàn)定律(以及在此
基礎(chǔ)上建立的納－斯方程)對(duì)于描述像水和空氣這樣低分子量的流體
是適合的，而對(duì)描述具有高分子量的流體就不合適了，那時(shí)剪應(yīng)力與
剪切應(yīng)變率之間已不再滿足線性關(guān)系。為區(qū)別起見，人們將剪應(yīng)力與
剪切應(yīng)變率之間滿足線性關(guān)系的流體稱為牛頓流體，而把不滿足線性
關(guān)系的流體稱為非牛頓流體。
早在人類出現(xiàn)之前，非牛頓流體就已存在，因?yàn)榻^大多數(shù)生物流
體都屬于現(xiàn)在所定義的非牛頓流體[1]。人身上的血液、淋巴液、囊
液等多種體液以及像細(xì)胞質(zhì)那樣的“半流體”都屬于非牛頓流體?，F(xiàn)
在去醫(yī)院作血液測(cè)試的項(xiàng)目之一，已不再說是“血粘度檢查”，而是
“血液流變學(xué)檢查”(簡(jiǎn)稱血流變)，這就是因?yàn)閷?duì)血液而言，剪應(yīng)力
與剪切應(yīng)變率之間不再是線性關(guān)系，已無法只給出一個(gè)斜率(即粘度)
來說明血液的力學(xué)特性。
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