Деформируемые среды подразделяют на жидкости и твердые тела, о жидкостях при приложении к ним касательных напряжений, постоянных во времени, происходит течение, т.е. деформация неограниченно возрастает.
Различают изотропные (isotropic) и анизотропные (anisotropic) деформируемые среды, В изотропной среде нет преимущественных направлений, анизотропия реологических свойств, связана с ориентацией структурных элементов. В жидкостях возможна спонтанная анизотропия, вызываемая молекулярными механизмами, анизотропия за счет внешних факторов и анизотропии, индуцированная течением.
Деформируемые среды подразделяют на сжимаемые и несжимаемые. Все реальные среды обладают хотя бы минимальной конечной сжимаемостью. В общем случае движения несжимаемой жидкости давление представляется в виде суммы двух слагаемых, одно из которых связано с распределением скоростей, а другое — только с условиями для давления на границе жидкости.
Несжимаемая жидкость называется ньютоновской, если для нее справедлив закон вязкого трения Ньютона, где вязкость зависит только от температуры, а для жидких смесей — от температуры и концентрации компонент.
|
|
Все остальные жидкости называются неньютоновскими или нелинейно-вязкими. Причинами «неньютоновости» обусловлены наличием в жидкости взвешенных частиц, крупных молекул или молекулярных агрегатов, собственные свойства структурных элементов: деформируемость (в частности, способность к упругой деформации), способность объединяться в агрегаты и гидродинамическая прочность последних, а также особенности движения структурных элементов: вращение и ориентация в потоке, участие во флуктуационном движении, и захват жидкой фазы.
Жидкости, в которых эти процессы протекают не настолько быстро, чтобы можно было пренебрегать начальным и промежуточными состояниями, обладают свойствами тиксотропии (thyxotropy) - - зависимостью вязкости жидкости от параметра, который характеризует ее внутреннюю структуру, изменяющуюся во времени из-за распада и образования агрегатов (в крови эритроцитов). Тиксотропия проявляется в виде петли гистерезиса (hysteresis) -несовпадения кривой течения, полученной при увеличении скорости сдвига(γ), с кривой течения, регистрируемой при уменьшении скорости сдвига (γ).
В некоторых неньютоновских жидкостях наблюдается скачкообразный переход от почти упругих деформаций при малых напряжениях к вязкому течению, когда напряжение превышает определенный порог. Этот порог называется предельным напряжением сдвига, предел текучести (yield stress), обозначаемый как τ0 (мПа или Н/м2), а жидкости обладающие пределом текучести, называют Бингамовскими.
Одной из распространенных моделей такой жидкости является модель Кессона (Casson model)
или обобщенная модель Шульмана