拖曳流動

拖曳流動，或稱庫埃特（英語：Couette）流動，是一種剪切流動方式。

拖曳流動的定義

拖曳流動是指對流體不施加壓力梯度，而僅僅是靠邊界運動產生流動場。由於黏性作用使運動的邊界拖著流體跟它一起運動，也被稱為庫埃特（Couette）流動。在拖曳流動過程中，由於流體液層間黏性阻力以及和運動邊界的摩擦力使得相鄰液層間流體在移動方向上產生速度差即形成一個速度梯度，靠近運動邊界的流體運動速度快而遠離運動邊界即靠近固定邊界的流體運動速度慢。

影響拖曳流動的因素

影響拖曳流動的因素包括：

• 溫度：溫度升高聚合物分子間的相互作用力減小，黏度下降，不利於拖曳流動。
• 壓力：聚合物聚集態存在很多微小空隙即「自由體積」，從而使聚合物液體具有可壓縮性。當壓力作用時，聚合物自由體積減小，鏈段運動範圍減小，分子間作用力增加，黏度隨之增大，有利於拖曳流動的進行。
• 聚合物結構：聚合物的分子量增大、長支鏈支化程度越大黏度也隨之增大，有利於拖曳流動的進行。
• 添加劑：在聚合物流體中加入增塑劑或有限溶劑可以是聚合物分子間減小，分子距離增大，纏結減小，使聚合物流體黏度降低，不利於拖曳流動。

拖曳流動和收斂流動的區別

• 拖曳流動是流體本身不受外壓的作用而僅僅由邊界的運動帶動流體一起流動；而收斂流動邊界固定，由外壓力作用於流體使流體流動。
• 拖曳流動產生的速度梯度是靠近運動邊界的流動速度快遠離運動邊界的流動速度慢，流動速度最大的在靠近運動邊界處的流體；而收斂流動產生的速度梯度是靠近邊界的流動速度慢，遠離邊界的流動速度快，流動速度最大的在中心處的流體。
• 拖曳流動流體在流動方向上流線相互平行的；而收斂流動流體在流動方向上流線相互不平行。

實際生產中的實例

聚合物流體在擠出線纜包覆物環形口模中的流動

在擠出線纜包覆物時，聚合物流體在螺杆壓力下的推動下從口模擠出，並包覆與線纜芯上，口模靜止，線纜芯以一定速度移動，此實例的聚合物流體的流動為上述環形圓管軸向拖曳流動方式，所以擠出線纜包覆物是簡單的一維流動（即流體速度僅在一個方向內變動）。

聚合物流體在擠出機螺杆槽中的流動

聚合物在擠出機螺杆槽中的流動時液體在螺槽的z軸方向由螺槽轉動引起的拖曳流動，其速度為^V_z，但液體在垂直於螺槽的斷面上還形成封閉的環形流動其速度為^V_x，所以螺槽的液體同時在兩個方向進行流動，存在兩個速度^V_z和^V_x，所以液體在螺槽中是在拖曳流動，壓力流動和環形流動的共同作用下移向機頭。液體的總流速是^V_z和^V_x的疊加。可以看出，聚合物液體在螺槽中流動不屬於簡單的一維流動。

參考文獻

• 高聚物流變學及其應用⟫ （徐佩弦 編著 化學工業出版社）、
• 高分子材料成型加工原理⟫ （成都科技大學等合編 王貴恆 主編 化學工業出版社）