Физика неньютоновской жидкости

1. Ньютоновские и неньютоновские жидкости
2. Классификация неньютоновских жидкостей
3. Применение неньютоновских жидкостей

Неньютоновские жидкости. В 50-х годах двадцатого столетия вышли в свет первые научные статьи об их качествах и особенностях. Выход статей был напрямую связан с очень быстрыми темпами развития бионики, биомеханики, биогидродинамики и бурным ростом отрасли пищевой промышленности. Сегодня невиданное внимание к неньютоновским жидкостям вызвано обширным использованием нано-порошковых и полимерных присадок в решении ряда функциональных целей и проблем гидродинамики.

Наиболее характерным примером приведенных ранее компонентов оказались зыбучие пески. Их опасность в способности всасывать в себя все, попадающее в них. Ставший на такого рода песок, тут же начинает тонуть в нем. Тем не менее у такого песка есть особенность – если молниеносно и с большой силой по нему нанести удар, он на мгновение затвердевает.

Задачей реологии является определение различных зависимостей действия на материальное тело механических напряжений и, происходящих в результате такого воздействия, эффектов деформации. Официально определение «Реология» было введено 3-м симпозиумом по пластичности. Симпозиум проходил в 1929 году в Америке. Отдельные положения этой части науки сложились несколько ранее этой даты. Сам термин «Радиология» принадлежит известному американскому физику-теоретику Юджину Бингаму.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Природные жидкости, ежели их рассматривать согласно определению, могут быть, как ньютоновскими, так и неньютоновскими. Ньютоновской жидкости дано название в честь Исаака Ньютона, еще 1686 году, установившего зависимость, при которой вязкие напряжения, зарождающиеся при движении ее потока, в любой его точке, линейно взаимодействуют с локальной скоростью деформации с течением времени. Примером таковых жидкостей могут служить вода, масло, глицерин, бензин. Это жидкости с постоянной вязкостью. Неньютоновские жидкости наделены свойством переменной вязкости, и соответственно, переменной зависимостью скорости сдвига и напряжения сдвига.

Жидкостные слои при плавном внеплановом течении между двумя плоскопараллельными пластинами выполняют работу с какой-то постоянной скоростью v при воздействии внешней силы F. Нижняя линия при этом остается неподвижной. Скорость у слоев жидкости имеет различные значения. У верхнего – максимальное значение, у нижнего – нулевое значение. Ньютоновские жидкости текут полностью, подчиняясь уравнению Ньютона-Петрова. Это означает, что касательное и внутреннее напряжения и ингредиент плотности линейно зависимы друг от друга и связующим звеном для них выступает коэффициент пропорциональности η.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Неньютоновские жидкости не поддаются описанию с помощью уравнения Ньютона-Петрова, они характеризуются свойством изменять свою плотность под влиянием внешних физических сил, и не всегда механических. Они меняются и при колебаниях нестабильных звуковых волн. Иногда, неньютоновские жидкости при простом механическом воздействии обнаруживают удивительные эффекты и демонстрируют свойства твердых тел, ведут себя, как физическая субстанция. Это дает возможность утверждать тот факт, что с ростом прилагаемого усилия в жидкости автоматически увеличивается связь между молекулами. Эта связь также увеличивается и при уменьшении тока самой жидкости.

Классификация неньютоновских жидкостей

В основе современной классификации неньютоновских жидкостей лежат эмпирические формулы, связывающие скорость деформации и вязкость. Продолжая исследования данного вида жидкостей, ученые выстраивают различные графики зависимости внутреннего напряжения от градиента начальной скорости. Для ньютоновских жидкостей такой график по уравнению Ньютона-Петрова представляет прямую линию, идущую из начальной точки координат. Ее наклон прямо пропорционален плотности жидкости. Но неньютоновские жидкости имеют более сложные зависимости, а, следовательно, и более сложные графики.

Наверное, в наше время сложно найти отрасль промышленности, которая бы не использовала аномальные жидкости. Они во всей своей массе делятся на три основные группы:

• вязкие;
• нестабильные;
• вязкоупругие.

Первая группа разделена еще на три подгруппы: псевдо-пластичные, бингамовские и дилатантные. Это, так называемая, стандартная группа, основные свойства в которой не зависят от временных показателей. Вторая группа подразделяется на тиксотропные и реопектические группы. Свойства жидкостей в этой группе зависят от временных показателей. Третья группа, это максвелловские элементы. Их вязкость уменьшается под влиянием напряжений. Когда напряжения снимаются, объекты приобретают способность отчасти восстанавливать первоначальную форму.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Применение неньютоновских жидкостей

Рано или поздно все научные исследования человечества находят свое применение в его жизнедеятельности. Где же мы применяем неньютоновские жидкости?

1. Военная промышленность. Материал d3o, дилатантная неньютоновская жидкость. Применен для изготовления универсальных бронежилетов для армии США. Более легок по весу, более прост в изготовлении, имеет улучшенные характеристики по сравнению с обычным бронежилетом.
2. Автомобилестроение и обслуживание автомобилей. Синтетические дизельные и моторные масла с уменьшенной начальной вязкостью в десятки раз уменьшают трения в моторе от внезапного увеличения оборотов двигателя. Также это улучшенное качество амортизации и решение других сложных гидродинамических задач современного автомобилестроения.
3. Нефтяная и нефтеперерабатывающая промышленность. Неньютоновские жидкости характеризуются рядом уникальных особенностей, приводящим к быстрому и легкому снижению силы трения. Создают отличную защитную пленку для смазочных материалов, которые благодаря ей, никогда не стекают с рабочих поверхностей деталей всех машин, обеспечивая долгий срок их службы.
4. Производство средств пожарной безопасности и судоходство. Начиная с 50-х годов двадцатого века для увеличения дальнобойности струи пожарными Америки практикуются добавки специальных жидкостей в струю воды из брандспойта. Дальность струи увеличивается в полтора раза. При впрыскивании небольших количеств данных веществ в носовой части судна достигается увеличение его скорости. Ученые утверждают, что дельфины и другие морские обитатели также используют подобный эффект.
5. Косметология. Ранее в домашней косметике пользовались свойствами масел и воска для обеспечения вязкости. Современная косметология для обеспечения длительного нахождения на коже кремов и различных блесков применяет специально разработанные добавки. Это модификаторы итоговой вязкости.
6. Производство детских игрушек. Пластилин, названный умным. Он любим детьми во всем мире. Принимает любые формы и меняет состояние от интенсивного механического воздействия. Он прыгает, как резиновый мяч, растягивается, как резинка, растекается по столу, как сгущенка. Не пачкает руки и не рассыпается по полу. Если он светящийся, его видно в темноте, и самое главное — он никогда не надоедает.