что такое скорость сдвига

Как рассчитать скорость сдвига

Вращая ложку в чашку чая, чтобы смешать ее, можно показать, насколько уместно понимать динамику жидкости в повседневной жизни. Использование физики для описания потока и поведения жидкостей может пока

Содержание:

Вращая ложку в чашку чая, чтобы смешать ее, можно показать, насколько уместно понимать динамику жидкости в повседневной жизни. Использование физики для описания потока и поведения жидкостей может показать вам запутанные и сложные силы, которые входят в такую ​​простую задачу, как размешивание чашки чая. Скорость сдвига является одним из примеров, который может объяснить поведение жидкостей.

Формула скорости сдвига

Жидкость «сдвигается», когда разные слои жидкости движутся мимо друг друга. Скорость сдвига описывает эту скорость. Более техническое определение состоит в том, что скорость сдвига представляет собой градиент скорости потока, перпендикулярный или под прямым углом к ​​направлению потока. Это создает нагрузку на жидкость, которая может разрушить связи между частицами в ее материале, поэтому ее называют «сдвиг».

Напряжение сдвига

Прижатие жидкости, например лосьона, к вашей коже делает движение жидкости параллельным вашей коже и противодействует движению, прижимающему жидкость непосредственно к коже. Форма жидкости по отношению к вашей коже влияет на то, как частицы лосьона распадаются при нанесении.

Вы также можете связать скорость сдвига γ на напряжение сдвига τ («тау») до вязкости, сопротивление жидкости течению, η («Эта») через γ = η / τ i_n, который _τ те же единицы, что и давление (Н / м 2 или паскаль Па) и η в единицах _ (_ Н / м 2 с). вязкость дает вам другой способ описания движения жидкости и расчета напряжения сдвига, которое является уникальным для вещества самой жидкости.

Эта формула скорости сдвига позволяет ученым и инженерам определять внутреннюю природу воздействия напряжения на материалы, которые они используют при изучении биофизики таких механизмов, как цепь переноса электронов, и химических механизмов, таких как затопление полимеров.

Другие формулы скорости сдвига

Более сложные примеры формулы скорости сдвига связывают скорость сдвига с другими свойствами жидкостей, такими как скорость потока, пористость, проницаемость и адсорбция. Это позволяет использовать скорость сдвига в сложных биологические механизмытакие как производство биополимеров и других полисахаридов.

Эти уравнения создаются путем теоретических расчетов свойств самих физических явлений, а также путем проверки того, какие типы уравнений для формы, движения и аналогичных свойств лучше всего соответствуют наблюдениям динамики жидкости. Используйте их для описания движения жидкости.

С-фактор в скорости сдвига

Один пример, Блейк-Козени / Cannella корреляция, показала, что вы можете вычислить скорость сдвига из среднего значения моделирования потока в масштабе пор, регулируя «фактор С», фактор, который учитывает, как изменяются свойства жидкостей пористости, проницаемости, реологии жидкости и других значений. Этот вывод был получен путем корректировки С-фактора в пределах допустимого количества, которое показали экспериментальные результаты.

Общий вид уравнений для расчета скорости сдвига остается относительно неизменным. Ученые и инженеры используют скорость слоя в движении, деленную на расстояние между слоями, когда приходят с уравнениями скорости сдвига.

Скорость сдвига против вязкости

Существуют более продвинутые и точные формулы для проверки скорости сдвига и вязкости различных жидкостей для различных конкретных сценариев. Сравнение скорости сдвига и вязкости для этих случаев может показать, когда один из них более полезен, чем другой. Проектирование самих винтов, которые используют каналы пространства между металлическими спиралевидными секциями, может позволить им легко вписаться в конструкции, для которых они предназначены.

Процесс экструзияметод изготовления продукта путем продавливания материала через отверстия в стальных дисках для придания ему формы может позволить вам создавать особые конструкции из металлов, пластмасс и даже таких продуктов, как макаронные изделия или хлопья. Это имеет применение в создании фармацевтических продуктов, таких как суспензии и конкретные лекарства. Процесс экструзии также демонстрирует разницу между скоростью сдвига и вязкостью.

С уравнением γ = (π x D x N) / (60 x ч) для диаметра винта D в мм, скорость винта N в оборотах в минуту (об / мин) и глубине канала час в мм можно рассчитать скорость сдвига при выдавливании шнекового канала. Это уравнение очень похоже на исходную формулу скорости сдвига (γ = V / x) в делении скорости движущегося слоя на расстояние между двумя слоями. Это также дает вам калькулятор скорости вращения в оборотах в минуту, который учитывает обороты в минуту различных процессов.

Скорость сдвига при изготовлении винтов

Во время этого процесса инженеры используют скорость сдвига между винтом и стенкой ствола. Напротив, скорость сдвига, когда винт проникает в стальной диск, γ = (4 x Q) / (π x R 3 __) с объемным потоком Q и радиус отверстия р, который все еще имеет сходство с первоначальной формулой скорости сдвига.

Вы рассчитываете Q путем деления перепада давления на канале Dgr; P по вязкости полимера η, аналогично исходному уравнению для напряжения сдвига τ. Этот конкретный пример дает вам другой метод сравнения скорости сдвига с вязкостью, и с помощью этих методов количественного определения различий в движении жидкостей вы сможете лучше понять динамику этих явлений.

Скорость сдвига и вязкость

Помимо изучения физических и химических явлений самих жидкостей, скорость сдвига и вязкость находят широкое применение в физике и технике. Ньютоновские жидкости, которые имеют постоянную вязкость, когда температура и давление постоянны, потому что нет никаких химических реакций изменений фазы, происходящих в этих сценариях.

Однако большинство реальных примеров жидкостей не так просты. Вы можете рассчитать вязкость неньютоновских жидкостей, поскольку они зависят от скорости сдвига. Ученые и инженеры обычно используют реометры для измерения скорости сдвига и связанных с этим факторов, а также для выполнения самого сдвига.

Для систем, которые перекачивают, смешивают и транспортируют жидкости, кажущаяся вязкость наряду со скоростью сдвига дает инженерам способ производства продуктов в фармацевтической промышленности и производства мазей и кремов.

Эти продукты используют неньютоновское поведение этих жидкостей, так что вязкость уменьшается, когда вы втираете мазь или крем в кожу. Когда вы прекращаете трение, сдвиг жидкости также прекращается, так что вязкость продуктов увеличивается и материал оседает.

Источник

Изучение реологических свойств материалов

Реология – это изучение деформаций и течения материалов, включая эластичные, вязкие и пластичные свойства.

Вязкость – измерение внутреннего трения жидкости. Это трение возникает между слоями жидкости при ее движении. Чем больше трение, тем больше силы необходимо приложить, чтобы вызвать движение («сдвиг»).

Сдвиг имеет место при физическом перемещении или разрушении жидкости: разливе, растекании, разбрызгивании, перемешивании и т.п. Для сдвига жидкостей с высокой вязкостью необходимо приложить больше силы, чем для маловязких материалов.

По характеру течения жидкости (и псевдожидкости) делят на ньютоновские и неньютоновские жидкости, а по поведению во времени – на тиксотропные и реопексные.

На практике это означет, что вязкость жидкости при данной температуре остается постоянной и не зависит от модели вискозиметра, шпинделя или скорости сдвига. Стандатры вязкости Brookfield являются также ньютоновскими жидкостями и подходять для всех моделей вискозиметров Brookfield.

Для неньютоновских жидкостей вязкость изменяется при изменении скорости сдвига. Для этих жидкостей модель вискозиметра, шпиндель и скорость сдвига влияют на конечный результат; для неньютоновских жидкостей измереяется, так называемая, «кажущаяся вязкость». Точности и воспроизводимости результатов для таких жидкостей можно достичь только при воспроизведении всех параметров измерений (модели вискозиметра, шпинделя, температуры и т.д.).

Вязкость псевдопластичных жидкостей уменьшается при увеличении скорости сдвига.

Наиболее известные псевдопластичные жидкости – краски, эмульсии и некоторые суспензии. Для понимания такого поведения представьте, что в момент вращения шпинделя в образце структура молекул вещества будет меняться, они будут стремиться расположиться параллельно движению поверхности шпинделя. В результате сопротивление между отдельными слоями жидкости будет ослабевать, вязкость – снижаться. С ускорением вращения первоначальная структура будет разрушаться, молекулы будут скользить относительно друг друга, и вязкость будет понижаться.

Хотя дилатантные жидкости не так распространены, но их довольно много, к ним относится большинство дефлокулянтов: глиняные суспензии, сладкие смеси, взвесь кукурузного крахмала в воде, системы песок/вода.

Пластичные жидкости в статических условиях ведут себя как твердые материалы, но при воздействии на них определенной силой они начинают течь. Минимальное усилие, которое необходимо прилоить к системе, чтобы она начала течь называется предельным напряжением сдвига (f’).

Томатный кетчуп является ярким примером пластичных жидкостей: пока бутылку с продуктом не потрясти или ударить по ней, кетчуп течь не будет. После преодоления критического напряжения сдвига пластичные жидкости могут вести себя как ньютоновские, псевдопластичные или дилатантные.

Вязкость некоторых жидкостей, при постоянных окружающих условиях и скорости сдвига, изменяется со временем. Если вязкость жидкости со временем уменьшается, то жидкость называют тиксотропной, а если, наоборот, увеличивается, то – реопексной.

Оба поведения могут встречаться как вместе с вышеописанными типами течения жидкостей, так и только при определенных скоростях сдвига. Временной интервал может сильно варьироваться для разных веществ: некоторые материалы достигают постоянного значения за считанные секунды, другие – за несколько дней. Реопексные материалы встречаются довольно редко, в отличие от тиксотропных, к которым относятся смазки, вязкие печатные чернила, краски.

При изучении влияния двух параметров (времени и скорости сдвига) на вязкость материалов, для тиксотропных жидкостей будут получаться следующие кривые.

Нисходящая и восходящая кривые не совпадают и образуют «петлю гистерезиса», которая вызвана уменьшением вязкости жидкости при длительных деформациях. Это явление может быть обратимо или нет: некоторые системы могут обрести первоначальную вязкость после периода покоя, другие системы – никогда.

Более подробную информацию о реологических свойствах систем можно прочитать из буклета « More Solutions to Sticky Problems », который включен в комплект поставки вискозиметра.

Источник

скорость сдвига

2.1.4 скорость сдвига: Градиент скорости течения жидкости.

(1)

(2)

Для прибора, описанного в 5.1.1,

Полезное

Смотреть что такое «скорость сдвига» в других словарях:

скорость сдвига — Скорость изменения угла между двумя первоначально взаимно перпендикулярными бесконечно малыми отрезками жидких линий, исходящими из одной точки и расположенными вдоль осей … Политехнический терминологический толковый словарь

скорость сдвига (бурового раствора) — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN shear rate … Справочник технического переводчика

скорость — 05.01.18 скорость (обработки) [rate]: Число радиочастотных меток, обрабатываемых за единицу времени, включая модулированный и постоянный сигнал. Примечание Предполагается возможность обработки как движущегося, так и неподвижного множества… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СКОРОСТЬ ЗВУКА — скорость перемещения в среде упругой волны при условии, что форма её профиля остаётся неизменной. Скорость гармонической волны наз. также фазовой скоростью звука. Обычно С. з. величина постоянная для данного в ва при заданных внеш. условиях и не… … Физическая энциклопедия

Скорость звука — в газах (0 °C; 101325 Па), м/с[1] Азот 334 Аммиак 415 Ацетилен 327 Водород 1284 Воздух 331 Гелий 965 Кислород 316 … Википедия

Скорость звука — скорость распространения какой либо фиксированной фазы звуковой волны; называется также фазовой скоростью, в отличие от групповой скорости (См. Групповая скорость). С. з. обычно величина постоянная для данного вещества при заданных… … Большая советская энциклопедия

СКОРОСТЬ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ — скорость перемещения масс в земной коре. Для определения скорости новейших и совр. тект. движений применяется несколько методов: исторический метод, основанный на изучении признаков изменения положения древних зданий относительно ур. м.,… … Геологическая энциклопедия

СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН — (V) скорость распространения фазы упругого возмущения в разл. упругих средах. В неограниченных изотропных средах упругие волны распространяются адиабатически, без дисперсии. В анизотропных средах могут возникать волны с разл. частотой. В твердых… … Геологическая энциклопедия

Скорость детонации — Скорость детонации скорость распространения детонационной волны по заряду взрывчатого вещества (ВВ). Скорость детонации определяется составом и состоянием заряда, условиями взрывания. При одинаковых условиях скорость детонации постоянна и… … Википедия

скорость деформации — тензор скоростей деформации; отрасл. скорость деформации Симметричный тензор второго ранга, составляющие которого в прямоугольной системе координат равны трем скоростям относительного удлинения трех взаимно перпендикулярных бесконечно малых… … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник

Скорость сдвига

Вязкость продукта с неньютоновским поведением зависит от скорости сдвига, используемой для измерения, и, кроме того, может зависеть от истории течения. В этом случае необходимо использование сложного устройства.

Резюме

Простой сдвиг

Определение градиента скорости

Соотношение показывает, что: γ ˙ знак равно v Максимум час <\ displaystyle <\ dot <\ gamma>> = <\ frac >> >>

Градиент скорости в жидкости постоянен (= ) и перпендикулярен скорости v Максимум час <\ displaystyle <\ frac >> >>

∂ V Икс ∂ y знак равно γ ˙ <\ displaystyle <\ frac <\ partial V_ > <\ partial y>> = <\ dot <\ gamma>>>

где x = направление сдвига и

∂ V Икс ∂ Икс знак равно ∂ V Икс ∂ z знак равно 0. <\ displaystyle <\ frac <\ partial V_ > <\ partial x>> = <\ frac <\ partial V_ > <\ partial z>> = 0.>

Различные типы геометрии

Есть и другие типы геометрии: капиллярная, по Муни-Юарту, двойная щель и др.

Динамическая вязкость

В пределе низких градиентов скорости (или низких частот напряжения при измерении в колебательном режиме) вязкость эквивалентна вязкости в непрерывном потоке ( 1- я пластина Ньютона). μ 0 <\ displaystyle \ mu _ <0>>

Существует два типа неньютоновских жидкостей, кажущаяся вязкость которых зависит от времени, если они подвергаются постоянному градиенту скорости (или напряжению сдвига):

Режимы измерения

Существует эквивалентность между напряжением (скоростью) наложенного сдвига и напряжением при наложенном напряжении (два возможных режима измерения): приложение скорости сдвига к жидкости вызывает напряжение, и наоборот, приложение напряжения вызывает сдвиг. Вращающийся реометр оказывает на образец напряжение:

Дополнительная величина измеряется. Во всех случаях к образцу прикладывают сдвиг.

Практический пример: режим с заданной скоростью вращения

Возможна калибровка вискозиметра эталонами вязкости (силиконовые масла, термостабильные ). Они охватывают широкий диапазон вязкости и подходят для всех моделей вискозиметров.

Для жидкости заданной вязкости сопротивление вращению будет тем выше, чем больше будет размер движущейся части (контактная поверхность) или скорость вращения (пропорциональная градиенту скорости). Следует:

Вязкоупругость

В случае ньютоновской жидкости изменение напряжения и изменение скорости сдвига происходят одновременно.

Реологическое поведение

Кривые расхода и вязкости

Эти реограммы описывают способность материала противостоять потоку в зависимости от скорости сдвига. Кривой потока получается путем переноса касательные напряжения в зависимости от скорости сдвига. Кривая вязкости получается путем построения графика зависимости динамической вязкости от скорости сдвига.

Порядки величины

Обратите внимание, что порядки величин градиентов скорости, приведенные в литературе, варьируются от одного источника к другому.

Вискозиметра вращения ** позволяют принципиально изучить свойство текучести.

Источник

Вязкость и скорость сдвига

Для всесезонных моторных масел, которые содержат присадки VI, вязкость зависит не только от температуры и давления, но и от скорости сдвига.

Если представить, что смазочный зазор и, следовательно, смазочная пленка увеличены во много тысяч раз, частицы масла, расположенные непосредственно на неподвижной части (например, на корпусе подшипника, гильзе цилиндра), будут иметь нулевую скорость. Напротив, частицы масла, находящиеся в контакте с движущейся частью, будут принимать скорость этого компонента (например, окружную скорость шейки коленчатого вала или скорость поршня). Теоретически этот процесс должен быть представлен треугольником скорости в.

Смазочные масла, вязкость которых изменяется только под влиянием температуры и давления, но не из-за различных градиентов сдвига, известны как ньютоновские жидкости (масло А). Это включает масла без улучшителей VI.

Если вязкость также зависит от скорости сдвига, говорят о неньютоновских или также структурно вязких жидкостях (масло B). Это относится ко всем универсальным маслам с улучшителями VI.

Вязкость этих масел снижается более или менее в зависимости от типа и количества улучшителя VI при той же температуре и давлении, но с увеличением скорости сдвига (высокий сдвиг при увеличении скорости). Это также называется обратимой или временной потерей при сдвиге.

Источник