牛頓流體與非牛頓流體的主要區別

　　認識流體之壓縮與不可壓縮流、牛頓與非牛頓流、定常與非定常流

　　1、不可壓縮流和可壓縮流

　　壓縮性是流體的基本屬性。

　　任何流體都是可以壓縮的，只不過可壓縮的程度不同而已。

　　液體的壓縮性都很小，隨著壓強和溫度的變化，液體的密度僅有微小的變化，在大多數情況下，可以忽略壓縮性的影響，認為液體的密度是一個常數。

　　氣體的壓縮性都很大。從熱力學中可知，當溫度不變時，完全氣體的體積與壓強成反比，壓強增加一倍，體積減小為原來的一半；當壓強不變時，溫度升高1℃體積就比0℃時的體積膨脹1/273。所以，通常把氣體看成是可壓縮流體，即它的密度不能作為常數，而是隨壓強和溫度的變化而變化的。我們把密度隨溫度和壓強變化的流體稱為可壓縮流體。把液體看作是不可壓縮流體，氣體看作是可壓縮流體，都不是絕對的。在實際工程中，要不要考慮流體的壓縮性，要視具體情況而定。

　　2、牛頓流體與非牛頓流體

　　考慮流體的剪切應力和速度梯度之間的關系。如果流動過程中流體層間所產生的剪應力與法向速度梯度成正比，而與壓力無關，則這種流體為牛頓流體。

　　非牛頓流體廣是指不滿足牛頓黏性實驗定律的流體，指的是其剪應力與剪切應變率之間不是線性關系的流體，粘性隨著剪切力或者剪切速率而變化而改變。非牛頓流體其實很常見，絕大多數生物流體都屬于現在所定義的非牛頓流體。比如人身上血液、淋巴液、囊液等多種體液，以及像細胞質那樣的“半流體”都屬于非牛頓流體。

　　太（白）粉溶液是典型的非牛頓流體，它的主要特征是：流體的粘度會因為受到的壓力或速度而變化，壓力越大速度越快，粘度會增加，甚至可以成為暫時性的固體。一盆太（白）粉的水溶液，如果你將手緩慢的插入水溶液中你的手會沒入其中，當你拿出來時手上會沾滿白色的太（白）粉溶液。可是當你用力搥打非牛頓流體時，接觸面因為壓力大而粘度增加，它就會“變硬”。

　　3、定常流和非定常流

　　流體（氣體、液體）流動時，若流體中任何一點的壓力，速度和密度等物理量都不隨時間變化，則這種流動就稱為定常流動，也可稱之為“穩態流動”或者“恒定流動”；反之，只要壓力，速度和密度中任意一個物理量隨時間而變化，流體就是作非定常流動或者說流體作時變流動。通常在仿真時，與時間無關的歐拉速度場稱為定常流場，反之則稱為非定常流場。

　　按流動隨時間變化的速率，非定常流動可分為三類：

　　① 流場變化速率極慢的流動：流場中任意一點的平均速度隨時間逐漸增加或減小，這種流動稱為準定常流動。水庫的排灌過程就屬于準定常流動。

　　②流場變化速率很快的流動：在這種情況下須考慮加速度效應。活塞式水泵或真空泵所造成的流動，這類流動和定常流動有本質上的差別。例如，用伯努利方程（見 伯努利定理）描述這類流動，就須增加一個與加速度有關的項。

　　③流場變化速率極快的流動：在這種情況下流體的彈性力顯得十分重要，例如瞬間關閉水管的閥門。閥門突然關閉時，整個流場中流體不可能立即完全靜止下來，速度和壓強的變化以壓力波（或 激波）的形式從閥門向上游傳播，產生很大的振動和聲響，即所謂 水擊現象。

　　除上述三類流動外，某些狀態反復出現的流動也被認為是一種非定常流動。典型的例子是流場各點的平均速度和壓強隨時間作周期性波動的流動，即所謂脈動流，這種流動存在于汽輪機、活塞泵和壓氣機的進出口管道中。

　　但是一般并不把 湍流的脈動歸入這種流動。兩者之間的差別在于：湍流脈動參量偏離其平均值要比非定常流動小得多，變化的時間尺度也短得多。