非ニュートン流体の理解: 種類、挙動、および応用
非ニュートン流体とは、その挙動がニュートンの粘性の法則に従って予想される挙動に従わない流体です。言い換えれば、せん断応力とせん断速度の関係は線形ではなく、むしろ流れの履歴に依存します。ニュートン流体では、粘度は一定であり、せん断応力とせん断速度の関係は線形です。ただし、非ニュートン流体では、粘度はせん断速度や流れの履歴によって変化します。これは、せん断速度や流動履歴の異なる条件下での流体の挙動がニュートン流体の挙動とは異なることを意味します。非ニュートン流体には次のようないくつかの種類があります。せん断減粘流体: これらの流体は、せん断速度が高くなると粘度が低くなります。これは、せん断速度が増加すると粘度が低下することを意味します。例としては、ケチャップやペイントが挙げられます。
2. せん断増粘流体: これらの流体は、せん断速度が高くなると粘度が高くなります。これは、せん断速度が増加すると粘度が高くなるということを意味します。例としては、コーンスターチ懸濁液やダイラタントゲルなどが挙げられます。3. チキソトロピー流体: これらの流体は、一定のせん断応力下で時間の経過とともに粘度が低下します。これは、長期間一定のせん断応力にさらされると、粘度が低下することを意味します。例としては、粘土やゼラチンなどがあります。レオペクティック流体: これらの流体は、一定のせん断応力下で時間の経過とともに粘度が増加します。これは、長期間にわたって一定のせん断応力にさらされると、粘度が高くなるということを意味します。例としては、溶融ガラスや一部のポリマー溶液などがあります。非ニュートン流体は、流れの不安定性、非線形の流れパターン、自己修復特性など、幅広い挙動を示します。これらは、血液レオロジー、懸濁液やエマルションの挙動、パイプラインや混合タンク内の複雑な流体の流れの研究など、多くの自然界および工業用途で見られます。
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