Понимание неньютоновских жидкостей: типы, поведение и применение

Неньютоновские жидкости — это жидкости, поведение которых не соответствует ожидаемому поведению в соответствии с законом вязкости Ньютона. Другими словами, взаимосвязь между напряжением сдвига и скоростью сдвига не является линейной, а скорее зависит от истории потока. В ньютоновской жидкости вязкость постоянна, а связь между напряжением сдвига и скоростью сдвига линейна. Однако в неньютоновской жидкости вязкость меняется в зависимости от скорости сдвига или истории течения. Это означает, что поведение жидкости при различных условиях скорости сдвига или истории течения будет отличаться от поведения ньютоновской жидкости.

Существует несколько типов неньютоновских жидкостей, в том числе:

1. Жидкости, разжижающие сдвиг. Эти жидкости имеют более низкую вязкость при более высоких скоростях сдвига. Это означает, что они становятся менее вязкими по мере увеличения скорости сдвига. Примеры включают кетчуп и краску.
2. Жидкости, загущающие сдвиг. Эти жидкости имеют более высокую вязкость при более высоких скоростях сдвига. Это означает, что они становятся более вязкими по мере увеличения скорости сдвига. Примеры включают суспензию кукурузного крахмала и дилатантные гели.
3. Тиксотропные жидкости. Эти жидкости имеют уменьшающуюся вязкость с течением времени при постоянном напряжении сдвига. Это означает, что они становятся менее вязкими, поскольку подвергаются постоянному напряжению сдвига в течение более длительного периода времени. Примеры включают глину и желатин.
4. Реопектические жидкости: эти жидкости имеют увеличивающуюся вязкость с течением времени при постоянном напряжении сдвига. Это означает, что они становятся более вязкими, поскольку подвергаются постоянному напряжению сдвига в течение более длительного периода времени. Примеры включают расплавленное стекло и некоторые растворы полимеров. Неньютоновские жидкости демонстрируют широкий спектр поведения, включая нестабильность потока, нелинейные модели потока и свойства самовосстановления. Они встречаются во многих природных и промышленных приложениях, например, при изучении реологии крови, поведения суспензий и эмульсий, а также течения сложных жидкостей в трубопроводах и смесительных резервуарах.