우리가 꿀 컵 옆에 경사면에 물 한 잔을 버리면 물은 꿀보다 더 빨리 흐릅니다. 이것은 유체의 점도 속성의 결과로 발생합니다.
Newtonian 유체는 유량에 의해 생성 된 점성 응력이 국소 변형률에 비례하거나 모든 장소에서 시간이 지남에 따라 변형이 변하는 속도에 비례하는 유체입니다. 유체 속도 벡터의 변화 속도는 응력을 결정합니다.
점성 응력과 변형률을 특성화하는 텐서가 응력 상태와 독립적 인 일정한 점도 텐서에 의해 결합되는 경우에만 유동적 인 Newtonian입니다. 점도 텐서는 유체가 등방성 일 때 연속 전단 변형 및 연속 압축 또는 팽창에 대한 유체의 저항을 설명하는 두 가지 실제 계수로 감소됩니다.
뉴턴 유체는 유체의 가장 기본적인 점도 계수 수학적 모델입니다. 실제 유체는 기준을 정확히 충족시키지 않지만 정상적인 상황에서 실제 계산에서 물과 공기와 같은 많은 일반적인 액체와 가스가 뉴턴으로 가정 될 수 있습니다.
뉴턴의 점도 법칙
뉴턴의 점도 법에 따르면
속도 구배는 전단 응력에 직접 비례합니다. 유체의 동일한 인접한 층 사이의 속도 구배의 음의 값은 유체의 동일한 인접한 층 사이의 전단 응력에 직접 비례합니다.
-
로 표시됩니다
여기서 μ는 동적 점도로 알려진 비례 상수이며, 단위 n.s.m-2.
유체의 유형
Newton의 점도 법칙에 따라 두 가지 유형의 유체가 있습니다.
- Newtonian fluids
- 비 뉴턴 유체
뉴턴 유체
뉴턴 유체는 점도가 일정하게 유지되는 유체로 정의됩니다. 이들 유체에 적용되는 전단 응력의 양은 시간이 지남에 따라 행동에 거의 영향을 미치지 않습니다. 이 유체는 점도와 전단 응력 사이에 선형 연결이 있습니다.
예를 들어 미네랄 오일, 물, 알코올, 휘발유.
비 뉴턴 유체
비 뉴턴 유체는 전단 응력이 적용될 때 점도가 변하는 유체로 정의됩니다. Newtonian 유체는 이러한 유체와 반대입니다.
예를 들어 화장품, 페인트, 케첩, 치약.
비 뉴턴 유체의 유형
비 뉴턴 유체는 네 가지 범주로 나뉩니다.
- 팽창 자 :이들 유체에 전단력이 적용되면 점도가 증가합니다. 팽창 유체에는 Quicksand, 물이있는 옥수수 플로우 및 퍼티가 포함됩니다.
- pseudoplastic :전단력이 특정 유체에 적용되면 점도가 떨어집니다. 팽창 유체는 이러한 유체와 반대입니다. 유사성 식품에는 케첩이 포함됩니다.
- rheopectic :시간이 지남에 따라 전단 응력이 적용되면 이러한 유체의 점도가 증가합니다. 이 유체는 팽창 유체와 비슷하지만 시간 의존적입니다. 류병기 액체에는 크림 및 석고 페이스트와 같은 것들이 포함됩니다.
Thixotropic :시간이 지남에 따라 전단력이 적용되면 이들 유체의 점도가 줄어 듭니다. Thixotropic 유체에는 화장품과 페인트가 포함됩니다.
비 뉴턴 유체는 전단 응력 또는 전단 속도 거동에 따라 분류 될 수 있습니다.
- 시간의 흐름에 따라 전단 응력이 다른 유체
- 시간과 무관 한 전단 응력이있는 유체
빙엄 시체
빙엄 플라스틱으로 알려진 점성 물질은 스트레스가 낮은 뻣뻣한 몸처럼 작동하지만 높은 하중에서 점성 유체처럼 흐릅니다. Eugene C. Bingham은 수학적 형태를 제안했기 때문에 그 이름을 따서 명명되었습니다. 드릴링 엔지니어링 및 슬러리 처리에서는 진흙 운동의 표준 수학적 모델입니다.
결론
단순 유체의 유량 저항은 점도의 물리적 특성에 의해 정의됩니다. 뉴턴의 점도 법칙은 기계적 응력에 노출 된 유체에서 전단 응력과 전단 속도의 관계를 설명합니다. 점도 또는 점도 계수는 주어진 온도 및 압력에 대해 일정하며 전단 응력 대 전단 속도의 비율로 정의됩니다. 뉴턴 유체는 뉴턴의 점도 법을 따릅니다. 전단 속도는 점도에 영향을 미치지 않습니다.
비 뉴턴 유체는 뉴턴의 법칙에 순종하지 않기 때문에 점도 (전단 응력 대 전단 속도의 비율)는 가변적이며 전단 속도에 따라 다릅니다. 뉴턴의 점도 법칙은 동적 점도를 점도 계수로 정의합니다. 동적 점도를 밀도로 나누어 운동성 점도가 계산 될 수 있습니다.
