ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Реологические законы неньютоновских вязких несжимаемых жидкостей из "Механика жидкости и газа " Свойствами ньютоновских жидкостей, описываемых реологическим уравнением (9), обладает большинство жидкостей, а также все газы. [c.356] Тонкие суспензии, глинистые растворы, масляные краски дают примеры жидкостей, отличных по своим свойствам от ньютоновских. Вязкость таких неньютоновских жидкостей уже не является величиной, зависящей от температуры, а становится функцией скорости сдвига и других факторов деформации, движения, времени. [c.356] Особый интерес благодаря своему широкому распространению представляют пластические жидкости, в которых наряду с вязкостью проявляются также пластические свойства, заключающиеся в наличии некоторого предельного напряжения сдвига, после достижения которого только и возникает текучесть среды. Таковы, например, вязкопластические жидкости, реологические законы которых обычно приписывают Бингэму (1916 г.), хотя они были известны уже задолго до этого (в 1889 г.) Ф. Н. ГЕГведову. [c.356] Отсутствие предельного напряжения роднит псевдопластические жидкости с так называемыми дилатантными жидкостями, у которых, в отличие от псевдопластических, кажущаяся вязкость с увеличением напряжения увеличивается (п 1). Такая закономерность наблюдается, например, в суспензиях твердых частиц при высоких их концентрациях. Как указывается в ранее цитированной монографии Уилкинсона (стр. 23), свойством дилатант-ности могут обладать и такие жидкости (например, крахмальные клейстеры), которые нельзя отнести к концентрированным суспензиям твердых частиц. [c.357] Многие новые синтетические материалы представляют собой вязкоупругие среды, обладающие как вязкой текучестью, так и свойством упругого восстановления своей формы. Сюда могут быть отнесены разнообразные высоковязкие жидкости, в частности, смолы. [c.357] Для этих сред были установлены два отличных друг от друга реологических закона, соответствующих двум различным подходам к определению совместного действия сил упругости и вязкости среды. [c.357] Тиксотропия может проявляться и в обратном, также связанном со временем эффекте разрушения жесткой структуры под действием сдвигового деформационного движения, как это имеет место, например, в жидкостях типа кефира. Под влиянием встряхивания кефир, представляющий почти жесткое желеобразное тело, свободно выливается из бутылки, а после некоторого времени покоя вновь восстанавливает свою структуру. [c.358] Современные синтетические материалы, используемые в машиностроительной, текстильной, пищевой и других видах промышленности, дают много примеров разнообразных неньютоновских (их иногда называют реологическими) жидкостей, механические законы движения которых очень сложны и могут, с известной степенью приближения, представляться комбинацией простейших законов, кратко описанных в настоящем параграфе. [c.358] О неоднородных, многокомпонентных и многофазных средах уже была речь в 13 гл. II. Там же были выведены основные уравнения динамики и термодинамики такого рода сред, но был оставлен в стороне вопрос о раскрытии сущности тензоров напряжений и Р, относящихся к г-й компоненте (фазе) и смеси в целом, а также дополнительных тензоров (см. формулу (72) гл. II). Чтобы сделать основную систему уравнений движения неоднородной среды замкнутой, необходимо дополнительно ввести количественные закономерности, связывающие только что упомянутые тензоры с характеристиками движения и состояния отдельных компонент (фаз) и смеси их в целом. Можно было бы думать, что такие количественные связи должны быть по форме аналогичными тем реологическим законам, которые только что были введены для несжимаемых ньютоновских и неньютоновских жидкостей, а в дальнейшем и для газов (см. начало гл. XI). [c.359] Широта понятия неоднородные жидкости слишком велика, чтобы можно было надеяться на установление сколько-нибудь строгих и достаточно общих реологических законов для неоднородных жидкостей. Такие законы должны были бы содержать в себе как частные случаи реологические законы однородных сред, соответствующих отдельным компонентам (фазам), и в то же время учитывать всю сложность механических, физических и химических процессов взаимодействия и превращения компонент (фаз) в смеси, о которых уже была частично речь в 13. [c.359] Попытаемся, хотя бы вкратце, но все же пояснить специфическую сложность вопроса об установлении реологических законов для неоднородных сред. [c.359] Будем считать известными реологические законы чистых компонент (фаз), понимая под таковыми только что изложенные в предыдущем и настоящем параграфах связи менеду тензорами напряжений, деформаций, скоростей деформаций и различными другими механическими и физико-химическими параметрами. [c.359] Эти истинные реологические законы относятся к случаям движений однородной среды, соответствующей данной компоненте или фазе и целиком заполняющей произвольно выделенный объем. Как было отмечено уже в 13, тензор напряжений Р для г-й фазы, движущейся в смеси, может быть выражен через истинный тензор напряжений по формуле (72) гл. II. При этом появляется система дополнительных тензоров, выражающих взаимодействие данной г-й фазы с остальными -ми фазами, имеющее место вдоль межфазных границ. [c.359] по этому поводу Р. И. Н и г м а т у л и н. Методы механики сплошной среды для описания многофазных смесей, Прикл. матем. и мех. 34, 6, 1970, 1097—1112. [c.359] Реологический закон для реальной фазы в смеси должен учитывать, кроме дополнительного тензора зависящего от поведения фаз на межфазных граничных поверхностях, еще все те взаимодействия и превращения фаз, о которых была речь в 13. Так, например, даже в случае простейшей двухфазной смеси, состоящей из несущей фазы и примеси, увлекаемой в движение несущей фазой, становится необходимым учитывать многие существенные влияния, как, например действующие на отдельные частицы примеси архимедовы силы, силы трения, приложенные к частицам, в частности стоксовы силы (см. далее 82), инерционные влияния при ускоренном движении присоединенные массы), а иногда и силы типа магнусовых при вращениях частиц примеси, кулоновы и пондеромоторные силы в случае заряженных частиц примеси и электропроводности несущей фазы и многие другие. [c.360] При этом возможны два подхода один, наиболее общий, когда концентрация примеси недостаточно мала, заключающийся в рассмотрении всех только что перечисленных сил в их действии на частицы примесей и реакций частиц на несущую фазу, и другой, или совершенно не принимающий во внимание обратное влияние примесей на несущую среду, или рассматриваюшцй это влияние лишь приближенно, как это, например, имело место в диффузионной постановке (вспомнить 13). [c.360] Наличие этих, часто почти непреодолимых трудностей заставляет исследователей во многих случаях отказываться от рационально обоснованных подходов и вставать на путь далеко идущих упрощений, начиная с полного пренебрежения влиянием малообъемных фаз на основную несущую фазу, движение которой рассматривается как автономное движение ньютоновской, либо неньютоновской жидкостей. При таком подходе движения оста.льных фаз, при пренебрежении их взаимодействием, рассчитываются как простой перенос этих фаз заданным потоком несущей фазы, иногда с учетом возможного скольжения между фазами и несущим их потоком. [c.360] Одной из наиболее основных линий в существующих приближенных подходах к решению задач о движении неоднородных многокомпонентных и многофазных сред, включая сюда и потоки с твердыми дисперсионными примесями в жидких или газообразных несущих средах, является сохранение для смеси в целом реологического уравнения однородной (ньютоновской или неньютоновской) среды. Физические, а при необходимости и химические константы при этом как-то в среднем учитывают специфические особенности отдельных составляющих неоднородную среду веществ. [c.360] Примером такого рода определения динамического коэффициента вязкости может служить общая формула (6.16) на стр. 272 монографии С. oy ), представляющая сложную связь коэффициентов вязкости, плотностей и характеристик движения отдельных составляющих смеси и условного коэффициента вязкости смеси в целом. На следующих страницах той же монографии приводятся менее сложные приближенные формулы, применимость которых ограничивается отдельными частными случаями движений. [c.360] Вернуться к основной статье