سیال غیرنیوتنی: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
ابرابزار |
|||
خط ۱:
{{مکانیک پیوستاری}}
'''سیال غیر نیوتنی''' {{به انگلیسی|Non-Newtonian fluid}}، [[سیال]]ی است که [[گرانروی]] آن با نرخ [[کرنش]] وارد بر آن تغییر می‌کند. در نتیجه چنین سیالاتی فاقد گرانروی معین هستند. مانند: صابون‌های مایع و لوازم آرایشی، غذاهایی مانند کره، پنیر، مربا، کچاپ، مایونز، سوپ و ماست، مواد طبیعی مانند ماگما، گدازه، آدامس و عصارها مانند عصارهٔ وانیل، سیالات بیولوژیکی مانند خون، بزاق و مایع سینوویال (مایع مفصلی)، امولسیون مانند سس مایونز و برخی از انواع دیسیرسیون.
در [[سیال نیوتنی|سیالات نیوتونی]]، رابطهٔ بین تغییرات تنش برشی و نرخ تنش اعمال شده به صورت خطی است و ضریب ثابت تبدیل کنندهٔ این تناسب خطی به معادله، همان لزجت یا گرانروی است؛ ولی در سیالات غیر نیوتونی، دیگر اثری از رابطهٔ خطی میان تغییرات تنش برشی و نرخ تنش اعمال شده نیست و در این طیف از سیالات، مدت زمان اعمال تنش نقش مهمی در تنش برشی حاصل شونده ایجاد می‌کند. در نتیجه در سیالات غیرنیوتونی ضریبی ثابت مانند لزجت برای توصیف وضعیت [[تنش برشی]] معنا ندارد.
سیالات غیر نیوتونی به سه دسته مستقل از زمان وابسته به زمان و ویسکوالاستیک تقسیم
{{-}}
==دسته بندی سیالات غیرنیوتونی==▼
به طور کلی سیالات غیرنیوتونی به دو دسته‌ی وابسته به زمان اعمال نیرو و مستقل از زمان اعمال نیرو تقسیم میشوند.▼
سیالات غیرنیوتونی وابسته به زمان اعمال نیرو: الف)سیالات رئوپکتیک ب)تیکسوتروپیک ▼
▲
سیالاتی هستند که گرانروی آنها هنگام وارد شدن نیرو و تنش برشی در طول زمان تغییر می‌کند.
سیالات غیرنیوتونی مستقل از زمان اعمال نیرو: الف) سیالات دیلاتانت ب)
▲سیالات غیرنیوتونی مستقل از زمان اعمال نیرو: الف)سیالات دیلاتانت ب)شبه‌پلاستیک‌ها ج) بینگهام
گرانروی آنها مستقل از زمان اعمال تنش برشی می‌باشد و تنها به بزرگی نیرو و تنش برشی بستگی دارد.
== سیالات غیرنیوتونی وابسته به زمان ==
▲الف)رئوپکتیک Rheopectic
گرانروی آنها افزایشی است یعنی در طول زمان اعمال نیرو و تنش افزایش می‌یابد.
یعنی در هنگام اعمال نیرو باید مدتی از زمان سپری شود تا اثرات آن مشخص شده و
یک
مثال:
ب) تیکسوتروپیک Tixotropic[[پرونده:Time dependency flow behavior.png|بندانگشتی|در نمودار زیر
مثالی
▲2)خامه:هنگامی که خامه را در مدت زمان مناسبی به هم می‌زنیم و به آن نیرو وارد می‌کنیم گرانروی آن افزایش می‌یابد.
همانگونه که مشاهده
== سیالات غیرنیوتونی مستقل از زمان ==▼
[[پرونده:FluidTypes1.png|بندانگشتی|401x401پیکسل|رفتار سیالات غیرنیوتونی مستقل از زمان دربرابر تنش]]الف) دیلاتانت Dilatant
▲ب)تیکسوتروپیک Tixotropic[[پرونده:Time dependency flow behavior.png|بندانگشتی|در نمودار زیر میتوان نحوه ی تغییر گرانروی سیالات رئوپکتیک و تیکسوتروپیک را هنگام اعمال نیرو در طول زمان مشاهده نمود. |385x385پیکسل]]نوع دوم از سیالهای وابسته به زمان، سیال تیکسوتروپیک می‌باشند که خواصی عکس خواص سیالهای رئوپکتیک دارند. یعنی با اعمال نیرو در طول زمان گرانروی آنها کاهش می‌یابد.پس میتوان دریافت که برای ثابت نگه داشتن نرخ کرنش در طول زمان برای این نوع سیالات، به علت کاهش گرانروی با گذشت زمان، باید تنش برشی نیز کاهش یابد.
▲مثالی قابل درک از این نوع سیالات عسل است. اگر عسل برای مدت طولانی استفاده نشود گرانروی آن افزایش یافته و عسل سفت می‌شود. اما اگر در مدت زمان مناسبی به هم زده شود، روان شده و گرانروی آن کاهش می‌یابد.
▲همانگونه که مشاهده می شود گرانروی سیال نیوتونی درطول زمان اعمال نیرو ثابت می ماند درحالی که گرانروی سیال رئوپکتیک درطول زمان افزایش داشته و برخلاف آن سیال تیکسوتروپیک کاهش می یابد.
▲==سیالات غیرنیوتونی مستقل از زمان ==
▲[[پرونده:FluidTypes1.png|بندانگشتی|401x401پیکسل|رفتار سیالات غیرنیوتونی مستقل از زمان دربرابر تنش]]الف)دیلاتانت Dilatant
سیال دیلاتانت از آن دسته سیالات نیوتونی است که گرانروی آنها فقط به مقدار نیروی اعمال شده وابسته است و به زمان اعمال نیرو بستگی ندارد.
در این نوع سیال زمانی که نیروی شدید تری به سیال وارد
اگر این سیال در حالت عادی باشد و به آن نیرویی وارد
درواقع سیالات دیلاتانت رفتارshear thickening
از این موضوع برای انجام تفریحات استفاده
مثال:نشاسته در آب و خاک رس
ب) شبه پلاستیک Pseudoplastic
در سیالات شبه پلاستیک هنگام اعمال نیرو گرانروی آنها کم
سیالات شیه پلاستیک رفتار رقیق گردانی برش shear thining دارند و با افزایش نرخ برش ،گرانروی آنها کاهش می یابد.به عبارت دیگر افزایش تنش برشی با کاهش گرانروی انها رابطه مستقیم دارد.▼
▲سیالات شیه پلاستیک رفتار رقیق گردانی برش
مثال:مرکب چاپ، محلول شیردهی، امولسیون‌ها، گریس، صابون، رنگ، سس کچاپ
ج) بینگهام Bingham
سیالات بینگهام برای جای شدن نیازمند وارد شدن مقداری نیرو و تنش مشخص اولیه
درواقع سیال بینگهام نوعی از سیالات پلاستیک است که گرانروی ی آن ثابت باقی
مثال: میکرو و نانو
▲==تحلیل نمودار و مقایسه ی انواع سیالات غیر نیوتونی از روی نمودار==
[[پرونده:Rheology of time independent fluids.png|364x364px|بندانگشتی|راست| طبقه‌بندی سیالهای غیر نیوتنی بر پایهٔ رابطهٔ تنش و نرخ کرنش]]
با کمی دقت متوجه
== کاربرد ==▼
بسیاری از سیالهای صنعتی رفتار غیرنیوتنی دارند. به عنوان مثال محلولها و پلیمرهای مذاب، مایعات اتمی و موادی که دارای خواص توأم لزج و الاستیک هستند دارای خواص غیرنیوتنی بوده که
▲نکته ی قابل توجه این است که شیب این نمودار نمایانگر گرانروی سیال است. همانطور که مشاهده می شود شیب نمودار سیالات دیلاتانت به صورت پیوسته افزایش یافته و همچینین شیب نمودار سیالات شبه پلاستیک به صورت پیوسته کاهش یافته است. این شیب برای سیال نیوتونی ثابت است ک این موضوع با تعریف سیال نیوتونی مطابقت دارد.
▲با کمی دقت متوجه میشویم که منحنی سیالات بینگهام دارای عرض از مبدا است. این بدان معناست که این نوع سیالات دارای آستانه ی تنش هستند و برای جاری شدن نیازمند یک تنش اولیه می باشند. درحالی که سایر سیالات غیرنیوتونی از جمله دیلاتانت و شبه پلاستیک ها و همچنین سیالات غیرنیوتونی نیاز به تنش اولیه ی خاصی ندارند.
▲==کاربرد ==
▲بسیاری از سیالهای صنعتی رفتار غیرنیوتنی دارند. به عنوان مثال محلولها و پلیمرهای مذاب، مایعات اتمی و موادی که دارای خواص توأم لزج و الاستیک هستند دارای خواص غیرنیوتنی بوده که به طور فزاینده در یك طیف گسترده در فرآیندهای صنعتی به کار گرفته میشوند و درک شاخص های انتقالی آنها مهم است
▲== خلاصه ای از طبقه بندی سیالات غیر نیوتنی ==
{| class="wikitable"
|+مقایسه خواص سیالات نیوتونی، غیرنیوتونی و ویسکوالاستیک
سطر ۱۴۳ ⟵ ۱۰۷:
{{پانویس}}
* {{یادکرد-ویکی|پیوند= http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Non-Newtonian_fluid&oldid=189800892|عنوان= Non-Newtonian fluid|زبان=انگلیسی|بازیابی= ۲۷ فوریه ۲۰۰۸}}
* Fluid Mechanics Frank M.White
*
* Mechanics of
* http://ecoursesonline.iasri.res.in/mod/page/view.php?id=1016▼
* https://polymerdatabase.com/polymer%20physics/Viscosity2.html▼
▲*http://ecoursesonline.iasri.res.in/mod/page/view.php?id=1016
▲*https://polymerdatabase.com/polymer%20physics/Viscosity2.html
[[رده:بسپارها]]
| |||