Newtonin neste

Newtonin neste (nimetty Isaac Newtonin mukaan) on viskoosi neste , joka noudattaa virtauksessaan Newtonin viskoosin kitkan lakia, eli tällaisen nesteen leikkausjännitys ja nopeusgradientti ovat lineaarisesti riippuvaisia . Suhteellisuustekijä näiden määrien välillä tunnetaan viskositeetina [1] [2] .

Määritelmä

Yksinkertainen yhtälö, joka kuvaa newtonilaisen nesteen viskoosisia voimia , jotka suurelta osin määräävät sen käyttäytymisen, perustuu leikkausvirtaukseen :

\tau =\mu {\frac {\partial u}{\partial y))

missä:

$\tau$ - nesteen aiheuttama leikkausjännitys , Pa;
$\mu$ — dynaaminen viskositeettikerroin — suhteellisuuskerroin, Pa s;
${\frac {\partial u}{\partial y))$ on nopeuden derivaatta leikkaussuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa, s −1 .

Tätä yhtälöä käytetään yleensä, kun neste virtaa yhteen suuntaan, kun virtausnopeusvektoria voidaan pitää samansuuntaisena (rinnakkaisena) tarkasteltavan nestetilavuuden kaikissa kohdissa.

Erityisesti määritelmästä seuraa, että Newtonin neste virtaa edelleen, vaikka ulkoiset voimat ovat hyvin pieniä, kunhan ne eivät ole tiukasti nollaa. Newtonin nesteen viskositeetti riippuu määritelmän mukaan vain lämpötilasta ja paineesta (ja myös kemiallisesta koostumuksesta, jos neste ei ole puhdasta), eikä se riipu siihen vaikuttavista voimista. Tyypillinen newtonilainen neste on vesi .

Jos neste on kokoonpuristumaton ja viskositeetti on vakio koko nesteen tilavuudessa, leikkausjännitys suorakaiteen muotoisessa koordinaattijärjestelmässä ilmaistaan yhtälöllä:

\tau _{{ij}}=\mu \left({\frac {\partial u_{i}}{\partial x_{j}}}+{\frac {\partial u_{j}}{\partial x_ {Olen oikea)

mukana tulevalla jännitystensorilla (merkitty myös usein ): $\mathbb {P}$ $\mathbf {\sigma }$

{\mathbb {P}}_{{ij}}=-p\delta _{{ij}}+\mu \left({\frac {\partial u_{i}}{\partial x_{j}}} +{\frac {\partial u_{j}}{\partial x_{i}}}\right)

jossa perinteisen tensorimerkinnän mukaan :

$\tau_{ij}$ on neste-elementin i:nnen pinnan leikkausjännitys i: nnessä suunnassa; $i$ $j$
$u_{i}$ on nopeus th-suunnassa; $i$
$x_{j}$ — - :s suuntakoordinaatti. $j$

Jos neste ei noudata näitä suhteita ( viskositeetti vaihtelee nesteen virtausnopeuden mukaan), sitä kutsutaan päinvastoin ei-newtonilaiseksi nesteeksi : polymeeriliuokset , joukko kiinteitä suspensioita ja useimmat erittäin viskoosit nesteet.

Muistiinpanot

↑ "Fyysinen tietosanakirja". 5 osassa. M.: "Neuvostoliiton tietosanakirja", 1988
↑ Newtonin neste - artikkeli Physical Encyclopediasta

Katso myös

ei-newtonilainen neste