第一章 绪论 1
一、流变学的概念 1
二、流变学的方法论作用及其分支学科 1
三、流变学与化学工程的关系 2
四、材料的基本流变特性 3
思考题 9
第二章 化工流变学的基本张量知识 10
第一节 Einstein求和约定 10
一、哑标和自由标 10
二、Einstein求和约定的规则 11
第二节 张量的基本知识 11
一、张量定义 11
二、张量的基本运算 13
三、度规张量 14
四、共轭度规张量 16
五、张量指标升降 16
六、张量的大小和不变量 17
七、张量的物理分量 18
八、张量的微分 19
思考题 19
第三章 流变测量学 20
第一节 材料函数和稳态剪切流场流变参数 20
一、材料函数 20
二、稳态剪切流场的主要流变参数 21
第二节 小振幅振荡流场与材料黏弹性的表征方法 23
一、小振幅振荡流场 23
二、表征材料黏弹性的流变学指标 24
三、Cox-Merz规则 30
第三节 主要流变测量仪器及其原理 30
一、黏度计及其工作原理 30
二、流变仪及其进展 36
思考题 36
第四章 广义牛顿流体本构方程 38
第一节 广义牛顿流体的概念及其本构方程的建立 38
一、广义牛顿流体的概念 38
二、广义牛顿流体本构方程的建立 38
第二节 典型广义牛顿流体本构方程 39
一、不含屈服应力的广义牛顿流体本构方程 39
二、含屈服应力的广义牛顿流体本构方程 42
第三节 材料触变性及其研究方法 42
一、触变性及其流体特征 42
二、触变性的研究方法 44
三、触变性的数学表征 46
四、温度触变性 51
思考题 52
第五章 线性黏弹性流体本构方程 53
第一节 线性黏弹性流体本构方程的建立 53
一、Maxwell本构方程及其力学响应 53
二、Kelvin-Voigt本构方程及其力学响应 57
三、Jeffreys本构方程及其力学响应 58
四、广义Maxwell本构方程及其力学响应 61
第二节 线性黏弹性流体本构方程的通式 64
一、微分型线性黏弹性流体本构方程的通式 64
二、积分型广义线性黏弹性流体本构方程的通式 64
思考题 65
第六章 非线性黏弹性流体本构方程 67
第一节 本构方程建立的原则和步骤 67
一、建立本构方程的原则 67
二、建立本构方程的一般步骤 67
第二节 常用动态坐标系及其时间微分 67
一、Lagrange坐标系和随体导数 67
二、共转坐标系和共转导数 68
三、共形变坐标系和共形变导数 68
第三节 非线性黏弹性流体本构方程的建立 69
一、ZFD模型 69
二、White-Metzner模型 70
三、逆变形式的共形变Jeffreys模型 70
四、共转Jeffreys模型 71
五、Oldroyd-8参数本构方程 71
六、K-BKZ类非线性黏弹性流体本构方程 74
第四节 由非线性黏弹性流体本构方程求解材料函数 77
一、形变速率张量和涡量张量 77
二、由非线性黏弹性流体本构方程求解材料函数的实例 77
三、筛选本构方程的一般步骤 84
思考题 84
第七章 拉伸流变学 87
第一节 拉伸流动和拉伸流场 87
一、拉伸流动 87
二、拉伸流场及其测量 87
三、纺丝拉伸流场 88
第二节 黏弹性流体的拉伸流动 89
一、共转Jeffreys模型的纺丝拉伸流动 89
二、Williamous-3参数Oldroyd本构方程的纺丝拉伸流动 91
三、修正共转Jeffreys模型的纺丝拉伸流动和剪切流动 91
四、修正Williamous-3参数Oldroyd本构方程的纺丝拉伸流动和剪切流动 92
五、共转Oldroyd-8参数模型的纺丝拉伸流动 93
六、共形变Oldroyd-8参数模型的纺丝拉伸流动和剪切流动 94
思考题 95
第八章 非牛顿流体力学 97
第一节 流体在刚性圆管中的层流流动 97
一、Stokes关系式 97
二、刚性圆管中流体的速度分布和流量 98
三、不同流体在圆管中的流动比较 100
第二节 罗宾诺维奇一莫纳方程与广义雷诺数 105
一、罗宾诺维奇—莫纳方程 105
二、广义雷诺数和有效黏度 106
第三节 非牛顿流体圆管湍流压力降的计算 110
一、布拉修斯经验公式 110
二、半经验公式 111
第四节 非牛顿流体流态判别准则 112
一、幂律流体的流态判别 113
二、Bingham流体的流态判别 115
思考题 117
第九章 石油工程流变学 119
第一节 原油的流变特性 119
一、含蜡原油的黏温关系和流变性质 119
二、含水原油的流变性质 124
三、原油的本构方程 125
四、原油的触变性和全流变曲线 125
第二节 输油管道的压降计算及输送工艺 127
一、输油管道的压降计算 127
二、输油管道的输送工艺 128
思考题 135
第十章 化工流变动力学的应用 136
第一节 黏弹性胶束的形成过程及流变动力学方程的建立 136
一、黏弹性胶束形成的流变动力学过程 136
二、4参数黏弹性胶束形成流变动力学模型 137
第二节 黏弹性胶束压裂液的流变动力学表征 138
一、黏弹性胶束压裂液成胶过程的表征 138
二、用4参数流变动力学方程描述黏弹性胶束延缓形成过程 140
参考文献 143