血液流變學(xué)教學(xué)課件PPT

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s-1-1復(fù)習(xí)剪變率概念：復(fù)習(xí)剪變率概念：剪應(yīng)變隨時(shí)間的變化率，即剪應(yīng)變隨時(shí)間的變化率，即剪應(yīng)變：剪應(yīng)變：當(dāng)當(dāng)PQPQ和和OROR兩流兩流層層無(wú)限接近無(wú)限接近時(shí)時(shí)，有，有即：即：在穩(wěn)定流動(dòng)中，任一處的剪變率與在穩(wěn)定流動(dòng)中，任一處的剪變率與該處的速度梯度相等。該處的速度梯度相等。內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力f（粘滯力）：（粘滯力）：是由于相鄰兩層流體互相接觸，是由于相鄰兩層流體互相接觸，流速不同而產(chǎn)生的。流速不同而產(chǎn)生的。液體間只有滑動(dòng)摩擦，無(wú)靜摩擦。液體間只有滑動(dòng)摩擦，無(wú)靜摩擦。注意：注意：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)表明，相表明，相鄰鄰兩流兩流層間層間的內(nèi)摩擦力的內(nèi)摩擦力f的大的大小與兩流小與兩流層層的接觸面的接觸面積積S S成正比，與接觸成正比，與接觸處處的的速度梯度速度梯度dv/dx成正比，即成正比，即牛頓粘滯定律牛頓粘滯定律n比例系數(shù)比例系數(shù)：粘度粘度單位：?jiǎn)挝唬簆a.spa.s（帕斯卡（帕斯卡.秒）秒）量度流體粘性大小的物理量，它是由量度流體粘性大小的物理量，它是由流體的性質(zhì)決定的，并受溫度的影響。流體的性質(zhì)決定的，并受溫度的影響。壓強(qiáng)：壓強(qiáng)：高壓下，液體、氣體粘度都高壓下，液體、氣體粘度都。溫度：溫度：一般液體溫度一般液體溫度粘度粘度；氣體溫度氣體溫度粘度粘度。流體：流體：不同流體粘度不同。不同流體粘度不同。牛頓粘滯定律三種表達(dá)式：牛頓粘滯定律三種表達(dá)式：此定律是設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的理論依據(jù)！此定律是設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的理論依據(jù)！應(yīng)用：應(yīng)用：描述流體流變性兩種基本方法：描述流體流變性兩種基本方法：特點(diǎn)：特點(diǎn)：粘度在一定溫度下為常量。粘度在一定溫度下為常量。粘度為變量粘度為變量.每一個(gè)剪變率對(duì)應(yīng)一個(gè)粘度，每一個(gè)剪變率對(duì)應(yīng)一個(gè)粘度，稱為稱為表觀粘度表觀粘度a。1.1.非牛頓流體概念：非牛頓流體概念：特點(diǎn)：特點(diǎn)：分類標(biāo)準(zhǔn)：分類標(biāo)準(zhǔn)：有無(wú)有無(wú)屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力 當(dāng)剪應(yīng)力增大到某一定值當(dāng)剪應(yīng)力增大到某一定值0時(shí)，流時(shí)，流體才開始流動(dòng)，此時(shí)的剪應(yīng)力體才開始流動(dòng)，此時(shí)的剪應(yīng)力0稱為該稱為該流體的流體的屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力。屈服應(yīng)力：屈服應(yīng)力：屈服屈服-膨脹性流體膨脹性流體屈服屈服-假塑性流體假塑性流體塑性流體塑性流體賓漢流體賓漢流體假塑性流體假塑性流體膨脹性流體膨脹性流體a ab bc cd d牛頓流體牛頓流體e e屈服屈服-膨脹性流體膨脹性流體屈服屈服-假塑性流體假塑性流體賓漢流體（特殊）賓漢流體（特殊）假塑性流體假塑性流體膨脹性流體膨脹性流體O屈服屈服-假塑性流體假塑性流體Oa ab bc cd d牛頓流體牛頓流體e e屈服屈服-膨脹性流體膨脹性流體賓漢流體（特殊）賓漢流體（特殊）假塑性流體假塑性流體膨脹性流體膨脹性流體所有的非牛頓流體的屈服所有的非牛頓流體的屈服應(yīng)力都相同嗎？應(yīng)力都相同嗎？屈服應(yīng)力跟流體的性質(zhì)有關(guān)，不同屈服應(yīng)力跟流體的性質(zhì)有關(guān)，不同的非牛頓流體的屈服應(yīng)力一般都不同，的非牛頓流體的屈服應(yīng)力一般都不同，即各曲線中的即各曲線中的0不同。不同。P無(wú)屈服應(yīng)力無(wú)屈服應(yīng)力Oa 是否過是否過原點(diǎn)原點(diǎn)彎曲方彎曲方向向a a隨剪變率隨剪變率增大而增大而屈服屈服-假塑性假塑性賓漢流體賓漢流體屈服屈服-膨脹性膨脹性假塑性假塑性膨脹性膨脹性否否否否橫軸橫軸降低降低直線直線降低降低否否縱軸縱軸增大增大是是橫軸橫軸降低降低是是縱軸縱軸增大增大a隨隨t 減小減小a隨隨t 增大增大 是描述流體切應(yīng)力與切變率之間是描述流體切應(yīng)力與切變率之間關(guān)系的方程。關(guān)系的方程。OPp結(jié)構(gòu)粘度或塑性粘度，常量結(jié)構(gòu)粘度或塑性粘度，常量表觀粘度：表觀粘度：K K稠度系數(shù)稠度系數(shù)n n流變指數(shù)流變指數(shù)假塑性流體假塑性流體n1n1n1牛頓流體牛頓流體n=1n=1無(wú)無(wú)0 0的冪律方程：的冪律方程：0 00 0，屈服，屈服-假塑性流體假塑性流體；屈服；屈服-膨脹性流體膨脹性流體有有0 0的表觀粘度：的表觀粘度：冪律方程的普遍式：冪律方程的普遍式：K=K=p p，n=1n=1，賓漢流體，賓漢流體0 0=0=0，n1 n1 n1 膨脹性流體膨脹性流體0 0=0=0，K=K=，n=1 n=1 牛頓牛頓流體流體卡森方程卡森方程:c c卡森粘度卡森粘度c c卡森屈服應(yīng)力卡森屈服應(yīng)力(c)4.4.卡森模式卡森模式卡森流體的流變曲線卡森流體的流變曲線當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，ac 即血液的剪變率足夠大時(shí)，血紅細(xì)胞即血液的剪變率足夠大時(shí)，血紅細(xì)胞變形到極限，血液的表觀粘度等于卡森粘變形到極限，血液的表觀粘度等于卡森粘度，其值最低。度，其值最低。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，ac 與速度垂直方向上單位距離內(nèi)速度的與速度垂直方向上單位距離內(nèi)速度的改變稱為該處的速度梯度。改變稱為該處的速度梯度。在穩(wěn)定流動(dòng)中，任一處的剪變率在穩(wěn)定流動(dòng)中，任一處的剪變率與該處的速度梯度相等。與該處的速度梯度相等。庫(kù)厄特流動(dòng)流速是正比例增加的，庫(kù)厄特流動(dòng)流速是正比例增加的，其速度梯度是定值，處處相等。其速度梯度是定值，處處相等。判斷題：判斷題：請(qǐng)寫出牛頓粘滯定律的三種表達(dá)式：請(qǐng)寫出牛頓粘滯定律的三種表達(dá)式：量度流體粘性大小的物理量，它是由量度流體粘性大小的物理量，它是由流體的性質(zhì)決定的，并受溫度的影響。流體的性質(zhì)決定的，并受溫度的影響。粘度粘度物理意義：物理意義：描述流體流變性兩種基本方法是描述流體流變性兩種基本方法是 和和 。本構(gòu)方程本構(gòu)方程流動(dòng)曲線流動(dòng)曲線粘度在一定溫度下為常量。粘度在一定溫度下為常量。當(dāng)剪應(yīng)力增大到某一定值當(dāng)剪應(yīng)力增大到某一定值0時(shí)，流時(shí)，流體才開始流動(dòng)，此時(shí)的剪應(yīng)力體才開始流動(dòng)，此時(shí)的剪應(yīng)力0稱為該稱為該流體的流體的 。屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力所有的非牛頓流體的屈服所有的非牛頓流體的屈服應(yīng)力都相同嗎？應(yīng)力都相同嗎？不同的非牛頓流體的不同的非牛頓流體的屈服應(yīng)力一般都不同。屈服應(yīng)力一般都不同。請(qǐng)寫出卡森方程請(qǐng)寫出卡森方程:c c卡森粘度卡森粘度c c卡森屈服應(yīng)力卡森屈服應(yīng)力(c)即血液的剪變率足夠大時(shí)，血紅細(xì)胞即血液的剪變率足夠大時(shí)，血紅細(xì)胞變形到極限，血液的表觀粘度等于卡森粘變形到極限，血液的表觀粘度等于卡森粘度，其值度，其值 。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，ac最低最低1.1.理解斯托克斯公式的推導(dǎo)過程。理解斯托克斯公式的推導(dǎo)過程。2.2.理解圓管層流速度公式的推導(dǎo)過程。理解圓管層流速度公式的推導(dǎo)過程。3.3.掌握泊肅葉公式，流阻公式。掌握泊肅葉公式，流阻公式。4 4.了解湍流，掌握雷洛數(shù)公式。了解湍流，掌握雷洛數(shù)公式。流量與流量與單單位位長(zhǎng)長(zhǎng)度上的度上的壓壓力力降與管徑的四次方成正比。降與管徑的四次方成正比。小管徑內(nèi)液體流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究小管徑內(nèi)液體流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究 動(dòng)力粘度的單位以泊肅葉動(dòng)力粘度的單位以泊肅葉的名字命名為泊的名字命名為泊(poise)(poise)。1 1泊泊1 1達(dá)因達(dá)因秒秒/厘米厘米 1 1帕斯卡帕斯卡秒秒1010泊泊 流體要流動(dòng)，必須有外力抵消內(nèi)摩擦流體要流動(dòng)，必須有外力抵消內(nèi)摩擦力，即管子兩端存在壓強(qiáng)差力，即管子兩端存在壓強(qiáng)差(P)P)。P P1 1P P2 2vrO流體向右流動(dòng)流體向右流動(dòng)推動(dòng)力的大?。和苿?dòng)力的大?。簣A柱形側(cè)面的粘性力：圓柱形側(cè)面的粘性力：Ff因作穩(wěn)定流動(dòng)有：因作穩(wěn)定流動(dòng)有：F=f斯托克斯公式斯托克斯公式剪應(yīng)力分布剪應(yīng)力分布因因剪變率分布剪變率分布前面在庫(kù)埃特前面在庫(kù)埃特流動(dòng)中推導(dǎo)出：流動(dòng)中推導(dǎo)出：因?yàn)槭且怨茌S為中因?yàn)槭且怨茌S為中心，離管軸中心越遠(yuǎn)，心，離管軸中心越遠(yuǎn)，r r越大，速度卻越小。越大，速度卻越小。vrO積分得：積分得：因?yàn)椋阂驗(yàn)椋簉=R時(shí)，時(shí)，v=0=0求得求得所以：所以：圓管中的泊肅葉流動(dòng)圓管中的泊肅葉流動(dòng)泊肅葉流動(dòng)泊肅葉流動(dòng)速度分布速度分布vdr體積流量，簡(jiǎn)稱流量體積流量，簡(jiǎn)稱流量泊肅葉定律泊肅葉定律適用條件：適用條件：牛頓流體，流體作穩(wěn)定流動(dòng)，均牛頓流體，流體作穩(wěn)定流動(dòng)，均勻的水平圓管。勻的水平圓管。流阻只與管的形狀流阻只與管的形狀和流體本身性質(zhì)有關(guān)。和流體本身性質(zhì)有關(guān)。因因因因因因它是設(shè)計(jì)豎直毛細(xì)粘度它是設(shè)計(jì)豎直毛細(xì)粘度計(jì)的理論依據(jù)。計(jì)的理論依據(jù)。應(yīng)用：應(yīng)用：雷諾數(shù)雷諾數(shù)例如在雷諾試驗(yàn)中，測(cè)量一固定點(diǎn)例如在雷諾試驗(yàn)中，測(cè)量一固定點(diǎn)A A的軸向速度如下圖：的軸向速度如下圖：雷諾數(shù)：雷諾數(shù)：是一個(gè)沒有單位的純數(shù)；是一個(gè)沒有單位的純數(shù)；根據(jù)雷諾數(shù)的依據(jù)來判定人體的各種根據(jù)雷諾數(shù)的依據(jù)來判定人體的各種血管的流動(dòng)形態(tài)。血管的流動(dòng)形態(tài)。當(dāng)當(dāng)Re1000Re1000時(shí)，時(shí)，層流；層流；當(dāng)當(dāng)1000Re20001000Re2000時(shí)，時(shí)，層流或湍流；層流或湍流；當(dāng)當(dāng)Re2000Re2000時(shí)，時(shí)，湍流；湍流；雷諾數(shù)是風(fēng)洞試驗(yàn)的重要模擬參數(shù)之一。雷諾數(shù)是風(fēng)洞試驗(yàn)的重要模擬參數(shù)之一。知識(shí)介紹：知識(shí)介紹：飛行器氣動(dòng)力試驗(yàn)的主要模擬飛行器氣動(dòng)力試驗(yàn)的主要模擬參數(shù)是飛行參數(shù)是飛行馬赫數(shù)馬赫數(shù)和和雷諾數(shù)。雷諾數(shù)。設(shè)粘度為設(shè)粘度為的流體在半徑為的流體在半徑為R R，長(zhǎng)為，長(zhǎng)為L(zhǎng) L的水平圓管內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)，管兩端壓強(qiáng)的水平圓管內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)，管兩端壓強(qiáng)差為差為P P，則在管軸上的剪應(yīng)力等于，則在管軸上的剪應(yīng)力等于 ，剪變率等于，剪變率等于 ；在管壁上的剪應(yīng)力等于在管壁上的剪應(yīng)力等于 ，剪變率等于剪變率等于 。00泊肅葉定律泊肅葉定律適用條件：適用條件：牛頓流體，流體作穩(wěn)定流動(dòng)，均牛頓流體，流體作穩(wěn)定流動(dòng)，均勻的水平圓管。勻的水平圓管。某段直圓血管的長(zhǎng)度為某段直圓血管的長(zhǎng)度為L(zhǎng) L，流阻為，流阻為Rf，流量為流量為Q Q，管兩端的壓強(qiáng)差為，管兩端的壓強(qiáng)差為P P，則流阻，則流阻為為Rf=。流阻只與管的形狀流阻只與管的形狀和流體本身性質(zhì)有關(guān)。和流體本身性質(zhì)有關(guān)。雷諾數(shù)：雷諾數(shù)：沒有單位的純數(shù)沒有單位的純數(shù) 根據(jù)雷諾數(shù)來判定人體的各種血根據(jù)雷諾數(shù)來判定人體的各種血管的流動(dòng)形態(tài)。管的流動(dòng)形態(tài)。