Глава 16. ГИДРОДИНАМИКА И ТЕПЛООБМЕН В СРЕДАХ С НЕЛИНЕЙНЫМ ЗАКОНОМ МОЛЕКУЛЯРНОГО ТРЕНИЯ

16.1. ЖИДКОСТИ С НЕЛИНЕЙНОЙ КРИВОЙ ТЕЧЕНИЯ

Кривой течения называют зависимость между касательными напряжениями к градиентом скорости в плоском одномерно ламинарном изотермическом потоке, когда скорость w меняется только по нормали к направлению течения. У жидкостей, подчиняющихся закону трения Ньютона, в рассматриваемых условиях

    (16.1.1)

и кривая течения линейна.

Идеальный газ является наиболее точной моделью ньютоновской жидкости. Практически таково поведение и реальных жидкостей с небольшими молекулами. Жидкости с большими молекулами имеют нелинейные кривые течения и могут быть разделены на несколько классов.

1. Жидкости с однозначной, но нелинейной связью между напряжением и скоростью сдвига в данной точке. Мы будем называть их жидкостями со структурной вязкостью.

2. Жидкости с меняющейся во времени связью между напряжением и скоростью сдвига. Мы будем называть их жидкостями с нестационарным законом трения.

3. Жидкости вязкоупругие, т. е. проявляющие частичное упругое восстановление формы после снятия напряжения.

Системы, состоящие из мелких твердых частиц, в неньютоновской жидкости ведут себя в целом как среды с нелинейной кривой течения. В такого рода средах перестройка ориентации молекул и их взаимодействия в процессе течения влияет не только на коэффициент вязкости , определяемый по формуле (16.1.1), но и на другие коэффициенты переносов. Однако во многих случаях коэффициент теплопроводности меняется существенно меньше, чем коэффициент вязкости.

Следует также отметить, что вследствие большой вязкости жидкостей с крупными молекулами их течение в практических условиях обычно является ламинарным.

Ниже мы рассмотрим главным образом некоторые вопросы гидродинамики и теплообмена жидкостей со структурной вязкостью.