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非ニュートン流体

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

非ニュートン流体(ひニュートンりゅうたい、: Non-Newtonian fluid)は、流れ剪断応力(接線応力)が流れの速度勾配(ずり速度)に比例しない流体のこと。

ニュートンの粘性法則に従わない流体の総称を指し、この流れのことを非ニュートン流動: non-Newtonian flow)という。また、同法則に厳密に従う流体のことをニュートン流体という。

構造

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非ニュートン流体のミクロな構造は、Merrillによって以下のように分類されている。各分類において所属物質をほぼ包括した特性があることが指摘されている[1]

モデルと分類

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Classification of fluids based on the stress vs. rate of strain relationship.

非ニュートン流体のモデル(構成式)として、次式が考えられている:

ここで、τxy は剪断応力(接線応力)、τo降伏強度、ηは非ニュートン粘性、∂ux /∂y は流れの速度勾配(ずり速度、剪断速度)、n は定数である。非ニュートン流体の性質は上式の指数n によって次の3種に大別される:

ダイラタント流体(Dilatant Fluid)
τo = 0 , n > 1
擬塑性流体(Pseudoplastic Fluid)
τo = 0 , n < 1
ビンガム流体(Bingham Plastic)
τo > 0 , n = 1

ダイラタント流体は流れが強くなるほど流動しにくくなる(速度勾配が大きいほど剪断応力が増加する)流体、擬塑性流体は流れが強くなるほど流動しやすくなる(速度勾配が大きいほど剪断応力の増加が減少する)流体、ビンガム流体は一定の剪断応力に達しないと流動を始めない特徴になる。これらは流れの弾性的な性質が表される。

脚注

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注釈・出典

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  1. ^ 城塚正; 平田彰; 村上昭彦『移動速度論』オーム社、1966年、174頁。ISBN 4-274-11910-6 

関連項目

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