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黏性耗散

粘性耗散是指流體在流動過程中由於粘性摩擦力而產生的機械能轉換為熱能的現象。這一過程會導致流體溫度、粘度和熱量傳遞行為的改變,進而影響流體的流動特性。

在巨觀尺寸的流動中,由於通道表體比(表面積與體積之比)較小,熔體所受的剪下作用較弱,因此粘性耗散對流體流動的影響較小,可以忽略不計。然而,在微尺度通道中,由於通道特徵尺寸的減小、表體比的顯著增加以及通道表面相對粗糙度的增大,熔體流動時所受的剪下作用和摩擦阻力會大大增加,導致粘性耗散作用強烈,明顯影響微通道內熔體的溫度分布和壓力傳遞,進而改變流動特性。

對於牛頓性流體,內摩擦熱的計算可以通過公式表示,其中Q代表內摩擦熱,J是熱功當量,a是熔體黏度,剪下速率是影響內摩擦熱產生的重要因素。當剪下速率過大時,會產生過多的內摩擦熱,可能導致物料過熱分解。一般來說,剪下速率的增大會使塑膠熔體的黏度下降,這在一定程度上可以防止物料因產生過大的內摩擦熱而分解。

粘性耗散不僅存在於流體中,也廣泛存在於各類物體中,其本質是由於物體粘性的影響而帶來的能量衰減。例如,在聲學領域,粘性耗散可以導致聲波能量的衰減,這種現象稱為聲耗散。