徐晟軒，趙文斌，李明義，林玉瑩，李昌烽

江蘇大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013

0 引 言

黃原膠，又名黃膠、漢生膠，其相對(duì)分子量較大（在2×106～5×107之間），主鏈的葡萄糖通過β-1,4鍵連接；側(cè)鏈由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸交替組成，靠近主鏈的D-葡萄糖存在不同程度的乙?；?，尾部的D-葡萄糖醛酸末端會(huì)不同程度地被丙酮酸基團(tuán)取代[1]。黃原膠屬于聚電解質(zhì)，溶于水后側(cè)鏈往往帶有強(qiáng)陰離子電荷，高分子聚合物受到的電荷之間的排斥力強(qiáng)于其他分子對(duì)它的親和力，因此分子在溶劑中處于一種相對(duì)僵硬、平衡拉伸的狀態(tài)，表現(xiàn)出破碎或不完美螺旋的無序分子構(gòu)象[2]，是一種優(yōu)異的減阻劑。

1948年，Toms[3]在第一屆國(guó)際流變學(xué)會(huì)議上首次提出高聚物減阻現(xiàn)象，其后研究者發(fā)現(xiàn)聚合物溶液轉(zhuǎn)捩時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)延遲現(xiàn)象。目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究仍然較少，且大都聚焦于長(zhǎng)鏈型聚合物。在早期研究中，Giles等[4]通過流型判定發(fā)現(xiàn)，在直徑0.058 inch的毛細(xì)管內(nèi)，聚氧化乙烯溶液轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)至少升高了2倍，但該研究并未考慮聚合物加入導(dǎo)致的溶液黏性增加。Draad等[5]在直徑40 mm的圓管內(nèi)對(duì)20×10–6（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）的聚丙烯酰胺溶液的轉(zhuǎn)捩行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)溶液轉(zhuǎn)捩的下臨界雷諾數(shù)升高；同時(shí)，在未添加額外擾動(dòng)的情況下，溶液完全轉(zhuǎn)捩為湍流的上臨界雷諾數(shù)由清水的60 000降低至6000。Samanta等[6]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)管內(nèi)聚丙烯酰胺溶液轉(zhuǎn)捩的下臨界雷諾數(shù)隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而升高，同時(shí)上臨界雷諾數(shù)迅速降低，其增幅或降幅取決于壁面剪切速率，并采用數(shù)值模擬進(jìn)行了驗(yàn)證。Choueiri等[7]發(fā)現(xiàn)聚丙烯酰胺和聚環(huán)氧乙烯溶液在轉(zhuǎn)捩區(qū)附近超過了最大減阻極限，同時(shí)流動(dòng)伴隨著“再層流化”，轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)呈先上升后降低的趨勢(shì)。

在針對(duì)黃原膠這類剛性聚電解質(zhì)的相關(guān)研究中，張根廣等[8]對(duì)0～2000×10–6范圍內(nèi)的5組黃原膠溶液的管內(nèi)轉(zhuǎn)捩行為進(jìn)行了研究，通過阻力系數(shù)-廣義雷諾數(shù)（f-ReM）曲線判斷其轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而呈線性上升；龔迪光等[9]在徑向井水力壓裂摩阻實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，瓜膠壓裂液產(chǎn)生了轉(zhuǎn)捩延遲效應(yīng)。上述兩項(xiàng)研究均未對(duì)上、下臨界雷諾數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分。因此，對(duì)黃原膠這類剛性聚電解質(zhì)溶液的管內(nèi)轉(zhuǎn)捩，特別是上下臨界雷諾數(shù)的研究目前尚不完善。

在黃原膠作為減阻劑的實(shí)際使用中（如原油開采、城市排澇泄洪），鹽分總是不可避免地存在，其能改變黃原膠的分子構(gòu)象，造成減阻效果的差異。在近年黃原膠鹽溶液減阻的相關(guān)研究中，Hong等[10]利用轉(zhuǎn)盤裝置測(cè)量了（10～200）×10–6的黃原膠溶液在不同KCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的減阻率及隨時(shí)間的變化。結(jié)果表明：50×10–6的黃原膠溶液受鹽的影響最大，隨著KCl的加入，減阻率可從32%降至13%；Brostow模型方程能很好地?cái)M合減阻率與時(shí)間的關(guān)系。在不同比例的自來水/去離子水溶劑中，Karami等[11]利用轉(zhuǎn)盤裝置測(cè)量了聚丙烯酰胺、黃原膠和聚乙烯氧化物3種減阻劑的減阻率隨時(shí)間的變化。研究發(fā)現(xiàn)：在所有比例的溶劑中，黃原膠溶液的減阻率均不受剪切時(shí)間的影響；而另外兩種減阻劑隨時(shí)間機(jī)械降解明顯。Jang等[12]比較了黃原膠和聚丙烯酰胺作為聚合物驅(qū)油劑在不同鹽度下的應(yīng)用潛力。Habibpour等[13]以轉(zhuǎn)盤裝置研究了KCl對(duì)聚丙烯酰胺/黃原膠二元混合溶液的影響。目前，針對(duì)黃原膠鹽溶液管道流動(dòng)減阻特性的研究相對(duì)較少，本課題組[14]前期對(duì)300×10–6～500×10–6的黃原膠水溶液和添加了等量NaCl的鹽溶液管內(nèi)減阻及抗剪切特性進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，但鹽含量并不固定，也未考慮鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)效應(yīng)。

本文通過實(shí)驗(yàn)在水平光滑圓管中研究黃原膠水溶液的流動(dòng)轉(zhuǎn)捩特性以及不同NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)黃原膠溶液減阻和抗剪切特性的影響。

1 實(shí)驗(yàn)裝置和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

在本課題組現(xiàn)有裝置[15]上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（如圖1所示）。其中，AE段的水平光滑圓管（管徑為14和20 mm）為有機(jī)玻璃材質(zhì)，以確保湍流處于水力光滑區(qū)。AB段為發(fā)展段，長(zhǎng)2.8 m。根據(jù)White[16]提出的經(jīng)驗(yàn)公式，2.8 m長(zhǎng)度能夠滿足實(shí)驗(yàn)管道克服湍流流動(dòng)入口效應(yīng)的要求。BC段為壓差測(cè)量段（即觀察段），長(zhǎng)2.0 m。在管道入口A處的中心線位置，安裝一根細(xì)小的黃銅噴嘴以注入染色水，便于在觀察段對(duì)流型進(jìn)行觀察。

圖1 減阻特性實(shí)驗(yàn)裝置原理圖Fig.1 Schematic of drag reduction characteristic experimental setup

采用差壓變送器測(cè)量BC段兩端的壓差（差壓變送器型號(hào)TOP301S，量程0～10 kPa，精度可達(dá)0.25%FS）。以變頻器調(diào)節(jié)離心泵轉(zhuǎn)速，同時(shí)配合布置于管道上的各個(gè)閥門控制管道流速。采用體積法、電磁流量計(jì)兩種方式測(cè)量流量，相對(duì)誤差小于0.1%。流量計(jì)為安徽藍(lán)德正華電子有限公司的LD一體（分體）式電磁流量計(jì)。

1.2 溶液配制

實(shí)驗(yàn)所用黃原膠為淄博中軒生物有限公司的商業(yè)食品級(jí)產(chǎn)品。溶液配制過程為：配制10 000×10–6的黃原膠母液，靜置24 h以確保黃原膠充分均勻溶解于水。配制黃原膠水溶液時(shí)，將黃原膠母液加入儲(chǔ)液箱，以自來水稀釋并充分?jǐn)嚢?，靜置20 h以確保實(shí)驗(yàn)時(shí)母液與水混合均勻。

極濃的黃原膠母液呈電中性，構(gòu)象本質(zhì)上與靜電相互作用無關(guān)，僅依賴于非帶電聚合物與溶劑之間的熱力學(xué)相互作用，鹽很難與黃原膠分子結(jié)合，鹽的加入還會(huì)使母液黏度升高[17]。因此，配制黃原膠鹽溶液時(shí)，以自來水稀釋儲(chǔ)液箱中的黃原膠母液，靜置8 h后，加入所需量的NaCl，隨后再次靜置12 h，確保鹽與黃原膠分子充分融合。

1.3 實(shí)驗(yàn)條件和方法

采用雷諾實(shí)驗(yàn)對(duì)黃原膠水溶液的轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)進(jìn)行測(cè)量。主要控制參數(shù)為：質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍0～400×10–6（每次實(shí)驗(yàn)遞增50×10–6）；管徑14 mm；溫度20 ℃。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3～4次，下臨界雷諾數(shù)取各次測(cè)量值的均值，上臨界雷諾數(shù)波動(dòng)較大，取最大值和最小值的均值并給出數(shù)值范圍。

對(duì)每種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液操作如下：1）使流動(dòng)處于穩(wěn)定層流，向上緩慢調(diào)節(jié)流量閥，直至管中呈細(xì)線的染色水完全散開，此時(shí)流動(dòng)處于上臨界狀態(tài)；2）使流動(dòng)處于完全湍流，向下緩慢調(diào)節(jié)流量閥，直至染色水形成一條穩(wěn)定平直的細(xì)流，此時(shí)流動(dòng)處于下臨界狀態(tài)。

減阻實(shí)驗(yàn)的主要控制參數(shù)有：黃原膠溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100×10–6、200×10–6和300×10–6；NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、250×10–6、500×10–6和1 000×10–6；管道直徑20 mm；流速采用流動(dòng)雷諾數(shù)Re表征；實(shí)驗(yàn)溫度10 ℃。

在減阻實(shí)驗(yàn)中，對(duì)每一種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的黃原膠溶液，在不同NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，通過測(cè)得測(cè)量段兩端的壓降水頭，進(jìn)而得到溶液流動(dòng)時(shí)的沿程阻力系數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

減阻實(shí)驗(yàn)流速以流動(dòng)雷諾數(shù)Re表征，便于直觀比較同一流量的減阻效果：

式中：U為管道截面的平均流速，m/s；D為管徑，m；ν為溶劑的運(yùn)動(dòng)黏度，m2/s。

適用于非牛頓流體的廣義雷諾數(shù)[18]由式（2）計(jì)算得到：

式中：K為稠度系數(shù)，N·sn/m2；n為流動(dòng)指數(shù)，無量綱。我們先前工作已給出了20 ℃時(shí)黃原膠溶液的流變參數(shù)數(shù)據(jù)[18]（見表1）。

表1 20 ℃時(shí)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ω）黃原膠溶液流變參數(shù)[18]Table 1 Rheological parameters for different mass fractions of XG solution（20 ℃）

圓管中流體流動(dòng)的沿程阻力系數(shù)λ為：

式中：Δh為壓差測(cè)量段（BC段）的水頭差，m；l為BC段管長(zhǎng)，m；Q為體積流量，m3/s；g為重力加速度，m/s2。

減阻率DR為：

式中：λ和λw分別為同一雷諾數(shù)下黃原膠溶液和純水圓管內(nèi)流動(dòng)的沿程阻力系數(shù)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 黃原膠水溶液的轉(zhuǎn)捩特性

若不考慮加入黃原膠對(duì)溶劑黏度的流變影響，仍采用溶劑黏度來計(jì)算流動(dòng)雷諾數(shù)，則所觀測(cè)計(jì)算的層流-湍流轉(zhuǎn)捩上臨界流動(dòng)雷諾數(shù)和湍流-層流轉(zhuǎn)捩下臨界流動(dòng)雷諾數(shù)Recr隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看到，上、下臨界雷諾數(shù)和Recr均隨黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而迅速上升。這與前人[4]的結(jié)果相似，基于溶劑黏度的轉(zhuǎn)捩臨界雷諾數(shù)會(huì)隨著黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而升高，甚至升高2倍以上。看到轉(zhuǎn)捩上、下臨界廣義雷諾數(shù)和ReMcr表現(xiàn)出了不同的變化趨勢(shì)。

圖2 黃原膠水溶液轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω的變化Fig.2 Transition Reynolds numbers for different XG solutions, wheredenotes the upper limit and Recr denotes the lower limit

近年來，采用廣義雷諾數(shù)ReM的相關(guān)文獻(xiàn)也較多?？紤]到聚合物溶液的流變特性及管徑的影響，采用廣義雷諾數(shù)ReM或許更為合理（參見式（2））。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理為廣義雷諾數(shù)形式繪于圖3中，可以

圖3 黃原膠溶液轉(zhuǎn)捩雷諾數(shù)隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化（以廣義雷諾數(shù)表征流速）Fig.3 Transition Reynolds number of XG solution (flow velocity characterized by generalized Reynolds number)

從圖3中的實(shí)驗(yàn)值（紅色圓點(diǎn)）及擬合曲線可以看出，在溶液中添加黃原膠后，流動(dòng)從層流轉(zhuǎn)捩為湍流的上臨界廣義雷諾數(shù)平均數(shù)值迅速下降，大致在質(zhì)量分?jǐn)?shù)150×10–6之后趨于一個(gè)定值（= 3 000），且數(shù)值范圍也隨黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而大幅收窄，其原因在于黃原膠的加入促進(jìn)了湍流的產(chǎn)生，同時(shí)流動(dòng)結(jié)構(gòu)與黃原膠高分子發(fā)生某些相互作用，流型受到了黃原膠高聚物屬性的“控制”。

黃原膠水溶液流動(dòng)從湍流轉(zhuǎn)捩為層流的下臨界廣義雷諾數(shù)ReMcr隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化如圖3中的黑色方塊點(diǎn)所示。可以看到，下臨界雷諾數(shù)隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω的增加而升高，且近似呈線性關(guān)系（在實(shí)驗(yàn)范圍可擬合為ReMcr=2100+1.29×ω）。其原因在于黃原膠的加入可以抑制轉(zhuǎn)捩區(qū)業(yè)已出現(xiàn)的湍流斑和湍流段塞，且這種抑制能力隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大，從而使得下臨界雷諾數(shù)ReMcr更高，在更高的雷諾數(shù)下，轉(zhuǎn)捩出現(xiàn)“再層流化”現(xiàn)象[7,19]。界雷諾數(shù)ReMcr和上臨界雷諾數(shù)更為接近。

在湍流-層流轉(zhuǎn)捩實(shí)驗(yàn)中，與純水或質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低的黃原膠水溶液相比，質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的黃原膠水溶液流動(dòng)在轉(zhuǎn)捩過程中出現(xiàn)的流線周期性脈動(dòng)現(xiàn)象也越來越弱。其原因在于：黃原膠分子的加入模糊了流體在轉(zhuǎn)捩區(qū)的流動(dòng)特征，使轉(zhuǎn)捩區(qū)越來越窄，下臨

因此，黃原膠的加入使流體的流動(dòng)不同于牛頓流體。一方面，隨著剪切速率的增加，彈慣性湍流取代牛頓湍流占據(jù)了主導(dǎo)地位，并抑制了牛頓湍流，使流動(dòng)轉(zhuǎn)捩發(fā)生延遲；另一方面，在不添加人工擾動(dòng)或自身擾動(dòng)較小的情況下，流體自身的彈慣性不穩(wěn)定性又促進(jìn)了彈慣性湍流的產(chǎn)生[6]。彈性的增加對(duì)入口段發(fā)展邊界層產(chǎn)生了不穩(wěn)定性的影響[5]。

2.2 鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)黃原膠溶液減阻特性的影響

在鹽的4種質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下，黃原膠鹽/水溶液減阻率隨Re的變化如圖4所示。在高雷諾數(shù)流動(dòng)中，隨著鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，黃原膠溶液的飽和減阻率降低，即在較高速管流中，鹽會(huì)降低黃原膠溶液的減阻效果；但在低雷諾數(shù)流動(dòng)中則表現(xiàn)出不同的趨勢(shì)。對(duì)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100×10–6的黃原膠鹽/水溶液（見圖4（a）），當(dāng)Re<10 000時(shí)，鹽溶液的減阻率更高；隨著Re升高，鹽溶液減阻率上升較緩；當(dāng)Re>20 000時(shí)，其減阻率才低于黃原膠水溶液。當(dāng)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 000×10–6時(shí)，溶液減阻率隨Re的變化很小，表現(xiàn)出與Re很低的相關(guān)性。

質(zhì)量分?jǐn)?shù)200×10–6和300×10–6（見圖4（b）和（c））的黃原膠鹽/水溶液的變化趨勢(shì)大致相同，鹽溶液減阻率分別在Re約為20 000、25 000后才低于水溶液。

在圖4中，飽和減阻率隨鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而降低，這種現(xiàn)象可以從3個(gè)方面進(jìn)行解釋：

圖4 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的黃原膠溶液在4種NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下的減阻率隨Re的變化Fig.4 The drag reduction efficiency vs.Re of XG solution in four different mass fractions of salt

1）大分子和流動(dòng)之間的耦合程度。鈉離子可以與分子側(cè)鏈相結(jié)合，它們沿著聚電解質(zhì)分子鏈屏蔽強(qiáng)陰離子電荷，使聚合物呈現(xiàn)出更為緊湊的結(jié)構(gòu)，這就減小了水動(dòng)力體積甚至使亞濃溶液衰退為稀溶液[2]，分子和流動(dòng)耦合程度削弱，降低了溶液減阻效果。

2）分子構(gòu)象的轉(zhuǎn)變。隨著鹽的加入，整個(gè)分子構(gòu)象發(fā)生無序到有序的轉(zhuǎn)變；而相對(duì)于無序的分子構(gòu)象，包含有序分子構(gòu)象的聚合物溶液在流動(dòng)中所受的流動(dòng)阻力更大[20]。

3）溶液的黏彈性。鹽加入后，溶液的松弛時(shí)間變得更低，溶液彈性有所下降，使溶液性質(zhì)更接近于低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的狀態(tài)。李昌烽等[21]的實(shí)驗(yàn)表明：大管徑下，高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液在低雷諾數(shù)下的減阻率反而更低，只有達(dá)到一定雷諾數(shù)后才能表現(xiàn)出更高的減阻率。

在較低流速時(shí)，鹽的加入使溶液減阻率升高，可能是鹽溶液中黃原膠分子長(zhǎng)度更短、分子間作用力更小，在低流速下分子更易形成有序的排列，表現(xiàn)出更好的減阻效果。但隨著流速增大，無鹽溶液中的分子在強(qiáng)壁面剪應(yīng)力作用下也逐漸有序排列，基于水動(dòng)力體積的分子與流動(dòng)之間的相互耦合程度更大，因此鹽溶液的減阻優(yōu)勢(shì)隨著流速的增大很快消失。

2.3 黃原膠溶液的抗剪切性

為探究黃原膠溶液的抗剪切性，本文對(duì)黃原膠溶液進(jìn)行了為期3 d、每天12 h的循環(huán)剪切（實(shí)驗(yàn)溫度10 ℃、管徑20 mm），每小時(shí)記錄一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖5所示（Re=30 000）。

圖5 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)黃原膠水溶液的抗剪切性（Re =30 000）Fig.5 Shearing resistance of XG aqueous solution (Re =30 000)

圖5（a）為溶液減阻率隨時(shí)間的變化。對(duì)于黃原膠水溶液，隨著循環(huán)剪切的進(jìn)行，減阻率都會(huì)下降。停止剪切后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的溶液（400×10–6和500×10–6）的減阻率會(huì)略有回升，但在次日循環(huán)剪切重新開始后迅速下降。這意味著黃原膠分子的機(jī)械降解并非完全不可逆，其原因可能是高質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液中分子鏈間距較小，彼此較易通過非極性共價(jià)鍵重新形成纏結(jié)。圖5（b）為剪切過程中減阻率與起始減阻率的比值隨時(shí)間的變化，數(shù)值越高表明減阻率降幅越低。不難看出，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，對(duì)應(yīng)曲線也自下而上有序排列，呈現(xiàn)出顯著的質(zhì)量分?jǐn)?shù)效應(yīng)。

本文探究鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)黃原膠溶液抗剪切性的影響，在Re=30 000條件下，選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)100×10–6、200×10–6和300×10–6的黃原膠溶液，在不同NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0、500×10–6和1000×10–6）條件下進(jìn)行抗剪切實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖6所示。圖中，實(shí)心、半實(shí)心、空心數(shù)據(jù)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)0、500×10–6和1000×10–6；紅色圓形、黑色正方形、藍(lán)色菱形分別對(duì)應(yīng)黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)100×10–6、200×10–6和300×10–6。

圖6 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的黃原膠溶液在不同NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的抗剪切性（Re =30 000）Fig.6 Shearing resistance of XG solution with different mass fractions of NaCl (Re =30 000)

200×10–6和300×10–6黃原膠鹽溶液的減阻率在第二天或第三天均超過了無鹽溶液；且這一效果隨著鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升得到了增強(qiáng)。因此，鹽的加入能提高黃原膠溶液的減阻效果，這和鹽能穩(wěn)定分子構(gòu)象有關(guān)。對(duì)于100×10–6黃原膠溶液，在鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為500×10–6時(shí)，其抗剪切性有更為顯著的提升，在第一天的循環(huán)剪切中，其減阻率便超過了水溶液；但在鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1000×10–6時(shí)，并沒有表現(xiàn)出更好的抗剪切性能，其減阻率在實(shí)驗(yàn)過程中始終低于無鹽溶液。這種現(xiàn)象可能與存在一個(gè)最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，這也表明通過加入鹽提高黃原膠溶液的抗剪切性能并不是無條件的，因此，尋找合適的鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是提高黃原膠溶液抗剪切性的一種切實(shí)可行的方法。

3 結(jié) 論

本文采用雷諾實(shí)驗(yàn)在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0～400×10–6范圍內(nèi)觀測(cè)了黃原膠水溶液的流動(dòng)轉(zhuǎn)捩特性；測(cè)量了黃原膠溶液在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaCl環(huán)境下的減阻和抗剪切特性。主要結(jié)論如下：

1）黃原膠水溶液轉(zhuǎn)捩的下臨界廣義雷諾數(shù)ReMcr隨溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大呈線性增大，上臨界廣義雷諾數(shù)隨溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大迅速降低至3000左右；

2）在高雷諾數(shù)下，鹽的加入降低了黃原膠溶液的減阻率；但在低雷諾數(shù)下，黃原膠鹽溶液卻表現(xiàn)出了更好的減阻效果；

3）黃原膠水溶液的抗剪切性呈現(xiàn)出明顯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)效應(yīng)，抗剪切性能隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而上升，適量鹽的加入能提高溶液的抗剪切性。