巴格諾爾德數

巴格諾爾德數（Bagnold number，Ba）是在間質性牛頓流體中的顆粒材料（英語：granular material），其碰撞應力和黏滯應力之間的比值，最早是由英國地質學家巴格諾爾德（英語：Ralph Alger Bagnold）發現^[1]。

巴格諾爾德數定義如下：

${\displaystyle \mathrm {Ba} ={\frac {\rho d^{2}\lambda ^{1/2}\gamma }{\mu }}}$ ^[2]

其中

• ${\displaystyle \rho }$ 為顆粒密度，
• ${\displaystyle d}$ 為顆粒直徑，
• ${\displaystyle {\dot {\gamma }}}$ 為剪切速率，
• ${\displaystyle \mu }$ 是間質流體的動黏度，
• ${\displaystyle \lambda }$ 是線濃度，定義為

${\displaystyle \lambda ={\frac {1}{\left(\phi _{0}/\phi \right)^{\frac {1}{3}}-1}}}$,

其中

• ${\displaystyle \phi }$ 為固體的比例，
• ${\displaystyle \phi _{0}}$ 為固體所可以佔的最大體積比例（隨機密堆積（英語：random close pack））。

流體的巴格諾爾德數較小（Ba < 40）時，流體的黏滯力大於顆粒的碰撞應力，流體在「巨觀黏性」（macro-viscous）狀態。若巴格諾爾德數較大（Ba > 450）時，流體在「顆粒應力」（grain-inertia）狀態。在這兩個狀態之間有臨界狀態。

相關條目

• 賓漢流體

參考資料

1. Bagnold, R. A. Experiments on a Gravity-Free Dispersion of Large Solid Spheres in a Newtonian Fluid under Shear. Proc. R. Soc. Lond. A. 1954, 225 (1160): 49–63. doi:10.1098/rspa.1954.0186.
2. Hunt, M. L.; Zenit, R.; Campbell, C. S.; Brennen, C.E. Revisiting the 1954 suspension experiments of R. A. Bagnold. Journal of Fluid Mechanics (Cambridge University Press). 2002, 452: 1–24. doi:10.1017/S0022112001006577.

外部連結

• Granular Material Flows at N.A.S.A