Неньютоновская жидкость

Механика сплошных сред

Сплошная среда

Классическая механика Закон сохранения массы · Закон сохранения импульса Теория упругости Напряжение · Тензор · Твёрдые тела · Упругость · Пластичность · Закон Гука · Реология · Вязкоупругость Гидродинамика Жидкость · Гидростатика · Гидродинамика · Вязкость · Ньютоновская жидкость · Неньютоновская жидкость · Поверхностное натяжение Основные уравнения Уравнение непрерывности · Уравнение Эйлера · Уравнения Навье — Стокса · Уравнение диффузии · Закон Гука Известные учёные Ньютон · Гук Бернулли · Эйлер · Коши · Стокс · Навье

См. также: Портал:Физика

Неньютоновской жидкостью называют жидкость, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости. Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры.

Реологические модели жидкостей

Классификация производится по зависимости вязких напряжений от скорости сдвига (градиента скорости) $\dot \gamma = \left| \frac{\partial \vec v}{\partial z} \right|$, где $\vec v$ — скорость течения.

• Ньютоновская жидкость — линейный закон: $\sigma = \alpha \dot \gamma$
• Степенная жидкость — нелинейная, закон степенной: $\sigma = \alpha \dot \gamma^n$
  • Псевдопластик — $n < 1$, при медленных движениях вязкость велика, затем убывает.
  • Дилатантная жидкость — $n > 1$, вязкость растёт с увеличением скорости.
• Бингамовский пластик — модель Бингама подобна модели сухого трения:$\sigma = \begin{cases} \sigma_0 + \alpha \dot \gamma, \dot \gamma > 0 \\ -\sigma_0 + \alpha \dot \gamma, \dot \gamma < 0 \end{cases}$

Наглядным примером бингамовской жидкости является краска — за счёт действия связующих веществ возникает порог для напряжения сдвига, и она способна образовывать неподвижные слои на вертикальных поверхностях. Любые другие жидкости будут стекать вниз. Для неньютоновских жидкостей возможно наблюдение и других эффектов, связанных с нелинейностью либо существованием порога. Стоит отметить, что усложнение зависимости вязких напряжений заставляет отказаться от «традиционного» уравнения Навье — Стокса для ньютоновской жидкости путём усложнения модели вязкого тензора.

Отдельным случаем неньютоновских жидкостей являются тиксотропные и реопексные жидкости, вязкость которых изменяется с течением времени.

Другая классификация — по зависимости вязкости $\eta$ от величины скорости сдвига $\gamma$:

• $\frac{d\eta}{d\gamma}>0$ соответствует случаю дилатантной жидкости;
• $\frac{d\eta}{d\gamma}<0$ соответствует случаю псевдопластической жидкости.

Типичными примерами дилатантных жидкостей являются концентрированные суспензии твёрдых частиц (например зыбучий песок); псевдопластических — полимерные расплавы и растворы.

В культуре

В качестве популярного примера можно привести «жвачку для рук».

См. также

• Ньютоновская жидкость
• Степенной закон вязкости жидкостей

Литература

• Уилкинсон У. Л., Неньютоновские жидкости, пер. с англ., М., 1964
• Астарита Д ж., Марруччи Д ж., Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей, пер. с англ., М., 1978
• Рейнер М., Реология, пер. с англ., М., 1965
• Шульман 3. П., Беседы о реофизике, Минск, 1976

Ссылки

• Эксперименты с неньютоновской жидкостью (видео)
• Телепрограмма Галилео о неньютоновской жидкости (видео)
• Просто о неньютоновской жидкости (видео)

Внешние видеофайлы
	[1]
	Неньютоновская жидкость на аудио-динамике