凡作用在流体上的切向应力与它所引起的速度梯度之间不存在线性关系的流体,都被称为非牛顿流体。在图A中非牛顿流体有很多类型:理想塑性流体又称宾汉流体(B线),在屈服应力后的应力与速度梯度间存在线性关系,如凝胶、牙膏等;假塑性流体(C线),粘度随速度梯度的增长而降低,如泥浆、纸浆等;胀流型流体(D线),粘度随着速度梯度的增长而增大。
图B中的几种流体行为都在不同条件下,被应用于熔岩流的模型、模拟研究中(Kavanagh et al., 2018)。
塑性Plastic
如果固体材料在外加应力作用下发生随时间变化的、不可恢复的变形,就称为塑性变形。变形可能均匀地分布在整个材料中,也可能局限在一个狭窄的区域内。(EoV, chapter 10)
粘弹性viscoelastic
在短时间内经历可恢复变形和在长时间内经历不可恢复变形的材料称为粘弹性材料。变形从可恢复到不可恢复的时间通常称为麦克斯韦时间。(EoV, chapter 10)
Alison Rust(布里斯托尔大学)领导开发了一个在线资源网页,罗列并介绍了一系列应用于火山实验模拟的相似物材料性质,并阐述它们的在火山学中的应用和限制范围。(https://sites.google.com/site/volcanologyanalogues/home)
参考文献
赵海玲,1995, 岩浆物理性质和流体动力学, 地震出版社
Kavanagh JL, Samantha LE, Martin SA, 2018, A review of laboratory and numerical modelling in volcanology. Solid Earth, 9:531-571