旋筒式流变仪性能分析及相关流体流变测量

摘要

流变学是一门研究在外力作用下物体流动和形变的科学。虽然其历史并不长，流变学已经拥有高分子流变学、食品流变学、电磁流变学、生物流变学、计算流变学、断裂流变力学、土流变学、岩石流变学等众多分支，涉及到生产生活中的多个研究领域。流变仪是流变学研究的重要辅助手段。在流变参数的测量，本构方程的建立中都起到了重要的作用。 本文首先简要而系统地总结了流变学关于非牛顿流体本构方程的基础理论。重点介绍了时变性非牛顿流体的本构方程和特殊的流动现象，并给出了理论解释。同时介绍了线性粘弹流体的物质函数。 在简单介绍流变仪类型的基础上，针对目前使用最广泛、最重要的流变仪——旋筒式流变仪进行较为详细的分析，介绍了所使用流变仪的软、硬件结构，总结了实际操作的经验和规律，并分析了仪器常见的一些问题。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.2流变学和流变测量

1.2.1.流变学(Rheology)简介

1.2.2流变学的研究方法

1.2.3流变学与非牛顿流体力学

1.2.4需要测量的流变学参数

1.2.5流变仪

1.2.6测量流变参数的意义

1.3本文的主要工作

第2章流变学中的本构理论简介

2.1非牛顿流体简介

2.1.1牛顿内摩擦定律与粘性

2.1.2非牛顿流体的分类

2.1.3时变性非牛顿流体

2.1.4触变性理论和触变性流体的本构方程

2.2粘弹流体的特殊流动效应

2.2.1威森堡效应

2.2.2射流膨胀效应(Jet Swell)

2.2.3轴向环流的同心效应

2.3.4孔压力误差

2.3粘弹性材料的力学模型

2.3.1基本力学元件

2.3.2麦克斯韦模型和开尔文模型

2.4松弛与徐变

2.4.1松弛

2.4.2徐变

2.5线性粘弹性的物质函数

2.5.1徐变柔量(Creep Compliance)

2.5.2松弛模量(Relaxation Modulus)

2.5.3动态粘弹性的物质函数

2.6本章小结

第3章流变仪简介及原理分析

3.1常见的流变仪

3.1.1细管式流变仪

3.1.2旋转流变仪

3.1.3动态(振动式)流变仪

3.1.4拉伸粘度仪

3.1.5其它常见的流变仪

3.1.6流变仪的选择

3.2 HAAKE CV-100型流变仪

3.2.1系统简介

3.2.2硬件部分简介

3.2.3软件部分简介

3.3流变仪的标定

3.3.1流变仪的标定方法

3.3.2标模的选取

3.3.3标定过程

3.4流变仪可能的误差和处理

3.5本章小结

第4章流变仪标定和测试的结果及分析

4.1标定结果

4.1.1粘性标定结果

4.1.2粘弹性的标定结果

4.2粘性的测量和结果分析

4.2.1聚砜测量结果

4.2.2 SiO2测量结果

4.1.3 90#汽油测量结果

4.3触变性的测量和分析

4.4粘弹性的测量和分析

4.4.1洗洁精的粘弹性测量

4.4.2聚丙烯酰胺(PAM)的粘弹性测量

4.5本章小结

结论

参考文献

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致谢