Newtonsk vätska

Newtonsk vätska (uppkallad efter Isaac Newton ) är en viskös vätska som lyder Newtons lag om viskös friktion i dess flöde , det vill säga skjuvspänningen och hastighetsgradienten i en sådan vätska är linjärt beroende . Proportionalitetsfaktorn mellan dessa mängder är känd som viskositeten [1] [2] .

Definition

En enkel ekvation som beskriver de viskösa krafterna i en newtonsk vätska, som till stor del bestämmer dess beteende, är baserad på skjuvflöde :

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

var:

$\tau$ - skjuvspänning orsakad av vätskan, Pa;
$\mu$ — dynamisk viskositetskoefficient — proportionalitetskoefficient, Pa s;
${\frac {\partial u}{\partial y))$ är derivatan av hastigheten i riktningen vinkelrät mot skjuvriktningen, s −1 .

Denna ekvation används vanligtvis när en vätska strömmar i en riktning, när flödeshastighetsvektorn kan anses vara samriktad (parallell) vid alla punkter i den betraktade vätskevolymen.

Av definitionen, i synnerhet, följer att den newtonska vätskan fortsätter att strömma även om de yttre krafterna är mycket små, så länge de inte är strikt noll. För en newtonsk vätska beror viskositeten per definition endast på temperatur och tryck (och även på kemisk sammansättning om vätskan inte är ren), och beror inte på krafterna som verkar på den. En typisk newtonsk vätska är vatten .

Om vätskan är inkompressibel och viskositeten är konstant genom hela vätskans volym, så uttrycks skjuvspänningen i ett rektangulärt koordinatsystem med ekvationen:

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

med åtföljande spänningstensor (även ofta betecknad ): $\mathbb {P}$ $\mathbf {\sigma }$

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

där, enligt den traditionella tensornotationen :

$\tau_{ij}$ är skjuvspänningen på den i :te sidan av fluidelementet i den i :te riktningen; $i$ $j$
$u_{i}$ är hastigheten i th riktningen; $i$
$x_{j}$ — -th riktningskoordinat. $j$

Om en vätska inte följer dessa förhållanden (viskositeten varierar med vätskeflödeshastigheten), så kallas det en icke-Newtonsk vätska i motsats: polymerlösningar , ett antal fasta suspensioner och de flesta mycket viskösa vätskor.

Anteckningar

↑ "Fysisk uppslagsverk". I 5 volymer. M.: "Sovjetisk uppslagsverk", 1988
↑ Newtonsk vätska - artikel från Physical Encyclopedia

Se även

icke-newtonsk vätska