[发明专利]一种幂律流体粘度参数的测算方法

说明书

本发明公开了一种幂律流体粘度参数的测算方法，测量装置包括开口的圆柱体容器，圆柱体容器内填充等直径的球形颗粒，形成多孔区，多孔区的上部形成用于容纳幂律流体的自由区，圆柱体容器的底部连接有排放管，排放管上设置有用于控制幂律流体排放的阀门。测算方法包括步骤一、对测量装置进行测量准备调试；二、参数测量；三、对测量数据进行处理，并建立幂律流体粘度参数的第一个二元方程；四、补充二元方程的封闭条件，并建立幂律流体粘度参数的第二个二元方程；五、计算幂律流体的粘度参数。本发明能够有效应用在有限条件或简陋实验条件下快速测量幂律流体的粘度参数中，测量参数少，测量精确度高，效果显著，便于推广。

技术领域

本发明属于非牛顿流体流动特性测量技术领域，具体涉及一种幂律流体粘度参数的测算方法。

背景技术

非牛顿复杂流体广泛存在于自然界各个领域，除过气体、纯液体及低分子量溶液等牛顿流体，非牛顿流体几乎囊括了地球自然及生态系统的所有流体种类，非牛顿流体不同牛顿流体之处就在于其剪切应力不随剪切变形速率线性变化，因此在多数领域，如石油开采、生物制药，医学检验、资源存储、食品制造、工业制造、能源动力等领域，对非牛顿流体的流动特性和应用研究始终是一项重要任务。

幂律流体是典型的非牛顿流体，其切应力与之剪切变形速率服从幂律指数分布规律，是最为常见的非牛顿流体，其粘度参数能够直接反应该流体的流动特性，对其在各个领域的应用具有举足轻重的意义。现有技术中，对于牛顿流体粘度的研究和检测，已经非常成熟，例如通过毛细管、平板平动/转动、落体等方法均可简单快速获得牛顿流体的粘度，但是，对于幂律流体，这些方法仅能获得表观粘度，表观粘度仅能定性反应幂律流体的粘性特性，而不能实现准确定量的描述，将会误判幂律流体在其应用环节中的功效，因此需要准确检测幂律流体的粘度参数，即稠度系数和幂律指数。

现有的能够准确检测幂律流体粘度参数的仪器或实验设施，要么复杂昂贵，要么实验条件要求较高，现有技术中还缺乏一种能够在有限条件或简陋实验条件下快速、简单且准确地测量幂律流体粘度参数的测算方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种幂律流体粘度参数的测量装置，其装置结构简单，设计合理，实现方便，结合测算方法，能够有效应用在有限条件或简陋实验条件下快速测量幂律流体的粘度参数中，测量参数少，测量精确度高，效果显著，便于推广。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种幂律流体粘度参数的测量装置，包括开口的圆柱体容器，所述圆柱体容器内填充等直径的球形颗粒，形成多孔区，所述多孔区的上部形成用于容纳幂律流体的自由区，所述圆柱体容器的底部连接有排放管，所述排放管上设置有用于控制幂律流体排放的阀门。

上述的一种幂律流体粘度参数的测量装置，所述圆柱体容器的内径与球形颗粒的直径的比值大于等于10，所述排放管的直径与球形颗粒的直径的比值范围为0.5～0.9，所述排放管的长度与圆柱体容器的内径的比值范围为1～3。

上述的一种幂律流体粘度参数的测量装置，所述多孔区的高度与圆柱体容器的内径的比值范围为1～2。

本发明还公开了一种采用上述装置进行幂律流体粘度参数测算的方法，包括以下步骤：

步骤一、对测量装置进行测量准备调试；

步骤二、参数测量；

步骤三、对测量数据进行处理，并建立幂律流体粘度参数的第一个二元方程；

步骤四、补充二元方程的封闭条件，并建立幂律流体粘度参数的第二个二元方程；

步骤五、计算幂律流体的粘度参数。