如何分析非依時(shí)性的非牛頓流體？

到目前為止，我們提出的方程將為牛頓流體和非牛頓流體產(chǎn)生精確定義的粘度數(shù)據(jù)。對(duì)于牛頓流體，這就是所有必要的分析，因?yàn)榧羟兴俾实淖兓瘜?duì)流體的粘度沒(méi)有影響。

然而，當(dāng)流體是非牛頓流體時(shí)，情況就更復(fù)雜了。雖然方程允許完整定義一個(gè)讀數(shù)轉(zhuǎn)子在某個(gè)速度下，用另一個(gè)轉(zhuǎn)子和/或速度獲得的數(shù)字很可能是不同的。哪一組數(shù)字是“正確”的？?jī)烧呒?有之！這些不同的數(shù)字是流體流變描述的一部分，因此在分析過(guò)程中必須加以考慮。在本節(jié)中，

比率方法

表征和量化非牛頓流動(dòng)的常用方法是計(jì)算在兩種不同速度下（使用相同轉(zhuǎn)子）測(cè)量的流體粘度的比率。這些測(cè)量通常在相差 10 倍的速度下進(jìn)行（例如，2 和 20 RPM、10 和 100 RPM 等），但可以確定任何因素。

在構(gòu)造比率時(shí)，應(yīng)將較低速度的粘度值放在分子中，將較高速度的粘度值放在分母中。因此，對(duì)于假塑性（剪切稀化）流體，隨著假塑性行為程度的增加，該比率將超過(guò) 1.0。相反，對(duì)于膨脹（剪切增稠）流體， 隨著膨脹程度的增加，該比率將小于 1.0。

這個(gè)過(guò)程通常被稱(chēng)為“觸變指數(shù)”。該名稱(chēng)具有誤導(dǎo)性，因?yàn)樵摫嚷柿炕伺c時(shí)間無(wú)關(guān)的非牛頓行為，?不是觸變性，這是一種與時(shí)間相關(guān)的現(xiàn)象。 5.4 節(jié)詳細(xì)介紹了時(shí)間相關(guān)屬性的分析。

類(lèi)似的方法無(wú)需計(jì)算粘度，只需使用刻度盤(pán)/顯示扭矩讀數(shù)即可得出所謂的“粘度比”：

圖形方法

分析非牛頓流動(dòng)的最基本的圖形方法是繪制粘度與轉(zhuǎn)子速度的關(guān)系圖（對(duì)所有讀數(shù)使用相同的轉(zhuǎn)子）。通常，粘度沿 Y 軸繪制，速度(RPM) 沿 X 軸繪制。所得曲線的斜率和形狀將指示流動(dòng)行為的類(lèi)型和程度。

另一種方法是將粘度計(jì)讀數(shù)（在 X 軸上）繪制為速度（在 Y 軸上）的函數(shù)。如果圖表是在對(duì)數(shù)紙上繪制的，結(jié)果通常是一條直線。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，線的斜率（表示非牛頓流動(dòng)的類(lèi)型和程度）及其與 X 軸的截距（表示其屈服值，如果有的話）可以用作經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。

當(dāng)剪切速率和剪切應(yīng)力已知時(shí)，如圓柱形轉(zhuǎn)子或同軸圓柱幾何形狀， 這些值可以代替上述方法中的速度和粘度計(jì)讀數(shù)。因此，可以通過(guò)在特定轉(zhuǎn)子幾何形狀可用的值之間內(nèi)插或外插來(lái)預(yù)測(cè)在其他剪切速率下的粘度。

將這些方法用于圓盤(pán)轉(zhuǎn)子幾何形狀時(shí)，最好使用同一轉(zhuǎn)子進(jìn)行所有測(cè)量。關(guān)于剪切速率的一個(gè)假設(shè)是，對(duì)于給定的轉(zhuǎn)子，剪切速率與速度成正比。因此（例如）30 RPM 的剪切速率是 3 RPM 的剪切速率的 10 倍。

模板法

用于分析非牛頓流體的更復(fù)雜的技術(shù)涉及使用“模板”。

它的使用僅限于遵循“冪律”的流體，即顯示一種非牛頓流動(dòng)的流體，而不是隨著剪切速率的變化?從一種類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類(lèi)型。例如， 當(dāng)超過(guò)某個(gè)剪切速率時(shí)，從假塑性轉(zhuǎn)變?yōu)榕蛎浟鲃?dòng)的材料在測(cè)量的  整個(gè)剪切速率范圍內(nèi)不會(huì)遵循冪律。模板方法僅適用于使用圓柱形轉(zhuǎn)子或同軸圓柱體生成的數(shù)據(jù)。

將數(shù)據(jù)擬合到模板以確定稱(chēng)為“STI”的常數(shù)。 STI 是表征非牛頓流動(dòng)的便捷方式，與粘度指數(shù)非常相似。使用中的粘度計(jì)和 STI 的某些參數(shù)被安裝到第二個(gè)模板上，然后用于預(yù)測(cè)流體在任何選定剪切速率下的粘度。這是一種有用的方法，可用于預(yù)測(cè) Brookfield 粘度計(jì)無(wú)法達(dá)到的剪切速率下的粘度，以及表征特定條件下的流體行為。