Comprendre les fluides non newtoniens : types, comportements et applications

Les fluides non newtoniens sont ceux dont le comportement ne suit pas le comportement attendu selon la loi de la viscosité de Newton. En d’autres termes, la relation entre la contrainte de cisaillement et le taux de cisaillement n’est pas linéaire, mais dépend plutôt de l’histoire de l’écoulement.

Dans un fluide newtonien, la viscosité est constante et la relation entre la contrainte de cisaillement et le taux de cisaillement est linéaire. Cependant, dans un fluide non newtonien, la viscosité change avec le taux de cisaillement ou l'histoire de l'écoulement. Cela signifie que le comportement du fluide dans différentes conditions de taux de cisaillement ou d'historique d'écoulement sera différent de celui d'un fluide newtonien.

Il existe plusieurs types de fluides non newtoniens, notamment :

1. Fluides fluidifiants : ces fluides ont une viscosité plus faible à des taux de cisaillement plus élevés. Cela signifie qu'ils deviennent moins visqueux à mesure que le taux de cisaillement augmente. Les exemples incluent le ketchup et la peinture.
2. Fluides épaississants par cisaillement : Ces fluides ont une viscosité plus élevée à des taux de cisaillement plus élevés. Cela signifie qu'ils deviennent plus visqueux à mesure que le taux de cisaillement augmente. Les exemples incluent la suspension de fécule de maïs et les gels dilatants.
3. Fluides thixotropes : Ces fluides ont une viscosité décroissante au fil du temps sous contrainte de cisaillement constante. Cela signifie qu’ils deviennent moins visqueux à mesure qu’ils sont soumis à une contrainte de cisaillement constante pendant une période plus longue. Les exemples incluent l'argile et la gélatine.
4. Fluides rhéopectiques : Ces fluides ont une viscosité croissante avec le temps sous contrainte de cisaillement constante. Cela signifie qu’ils deviennent plus visqueux à mesure qu’ils sont soumis à une contrainte de cisaillement constante pendant une période plus longue. Les exemples incluent le verre fondu et certaines solutions polymères.

Les fluides non newtoniens présentent un large éventail de comportements, notamment des instabilités d'écoulement, des modèles d'écoulement non linéaires et des propriétés d'auto-guérison. On les retrouve dans de nombreuses applications naturelles et industrielles, comme dans l'étude de la rhéologie du sang, du comportement des suspensions et des émulsions, ainsi que de l'écoulement de fluides complexes dans les pipelines et les cuves de mélange.