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基本概念
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流體與固體
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固流體比較
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固體
- 定義
- 已知
- 一物質受剪應力作用下
- 且在彈性限度內
- 若
- 應力與應變呈線性關係
- 且
- 當應力解除後即回復至初始狀態
- 則
- 物質稱為「固體亅
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流體
- 定義
- 已知
- 一物質受剪應力作用下
- 若
- 產生連續不斷之變形,無法達到靜力平衡狀態,
- 且
- 即使將剪應力除去,亦無法回復初始狀態
- 則
- 物質稱為「流體」
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相異
- 分子間距離
- 氣體>液體>固體
- 力學描述
(力變關係)
- 固體力學
- 其中
- G:剪力模數( shear modulus )
- γ:剪應變( shear strain )
- 流體力學
- μ:
- 流體之黏滯係數( viscosity)
- 或動力黏滯係數( dynamic viscosity )
- u:流體流動之速度
- n:垂直流動方向之長度
- 速度梯度( velocity gradient )
- 剪應變率( rate of shear strain)
- 角變形率(rate of deformation)
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流體
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分類
- 分類
- 牛頓流體
(Newtonian fluid )
- 定義
- 若
- 流體之剪應力與剪應變率呈性關係
- 則
- 稱此流體為「牛頓流體亅
- 舉例
- 水、空氣、海水與油
- 運算
- 非牛頓流體
(non-Newtonian fluid)
- 若
- 流體之剪應力與剪應變率呈非性關係
- 則
- 稱此流體為「非牛頓流體亅
- 運算
- 分類
- 僞塑流體( pseudoplastic )
- m<1之 非牛頓流體
- 當剪應變率越大時則黏性會小
- 流體將會越稀釋
- 擴大性流體( dilatant)
- m>1之 非牛頓流體
- 當剪應變率越大時則黏性變大
- 流體變稠
- 賓漢流體
(Bingham fluid)
- 若
- 流體當剪應力小於τ1 (臨界剪應力)時,其剪應變率為 零
- 剪應力大於τ1後,則具有牛頓流體之特質
- 則
- 具此特性之流體稱為賓漢流體
- 例如
- 牙膏、黏土
- 理想流體
(ideal fluid)
- 若
- 流體具有無黏性且不可壓縮之特性
- 則
- 此流體稱為「理想流體」
- 圖示
- 分類依據
- 剪應力&剪應變率