سیال نیوتنی سیالی است که در آن تنش های چسبناک ناشی از جریان آن در هر نقطه به طور خطی با نرخ کرنش موضعی همبستگی دارد. تنش ها متناسب با سرعت تغییر در بردار سرعت سیال تغییر می کند . [ ۱] [ ۲] [ ۳] [ ۴]
یک سیال فقط در صورتی نیوتنی می باشد که تانسورهایی که تنش ویسکوزیته و نرخ کرنش را توصیف می کنند با یک تانسور ویسکوزیته ثابت مرتبط باشد، که به حالت تنش و سرعت جریان وابستگی نداشته باشد. اگر سیال همسانگرد باشد ( سیالی همسانگرد هست که خواص مکانیکی در هر جهت یکسان است ) ، تانسور ویسکوزیته به دو ضریب واقعی کاهش می یابد که به ترتیب مقاومت سیال در برابر تغییر شکل برشی پیوسته و فشردگی یا انبساط مداوم را نشان می دهد .
سیالات نیوتنی یکی از ساده ترین مدل های ریاضی سیالات هستند که ویسکوزیته را محاسبه می کنند. در حالی که هیچ سیال واقعی ( غیر نیوتنی ) به طور کامل با تعریف همخوانی ندارد، بسیاری از مایعات و گازهای رایج مانند آب و هوا را می توان برای محاسبات عملی ساده تر در شرایط عادی آن را یک سیال نیوتنی فرض کرد. با این حال، سیالات غیر نیوتنی معمول تر می باشند نمونه های دیگر شامل بسیاری از محلول های پلیمری ( که اثر وایزنبرگ را نشان می دهند ) ، پلیمرهای مذاب، بسیاری از سوسپانسیون های جامد، خون و بیشتر سیالات بسیار چسبناک می باشد .
سیالات نیوتنی به افتخار ایزاک نیوتن نامگذاری شده است، که برای اولین بار از معادله دیفرانسیل برای بدست آوردن رابطه بین نرخ کرنش برشی و تنش برشی برای این حالت از سیالات استفاده شده است.
یک المان از مایع یا گاز در حال جریان، نیروهایی که از سیال اطراف خود اعمال می شود را تحمل می کند، از جمله این نیروها می توان به نیروهای تنش چسبناک که ناشی از گران روی سیال می باشد، اشاره کرد که باعث تغییر شکل تدریجی آن در طول زمان می شود. این نیروها را می توان از نظر ریاضی یک مرتبه اول با یک تانسور تنش چسبناک فرض کرد که معمولاً با τ نشان داده می شود.
تغییر شکل بخشی از سیال، می تواند مرتبه اول با یک تانسور کرنش تقریبی درنظر گرفته شود که با گذشت زمان تغییر می کند. مشتق زمانی آن نرخ کرنش تانسور است، که بیان می کند، شکل عنصر با زمان در حال تغییر است و همچنین گرادیان بردار میدان سرعت است.
برای یک سیال نیوتنی رابطه تنش و نرخ کرنش برشی آن خطی است و از مبدأ مختصات می گذردو به صورت زیر تعریف می شود :
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفیک سیال فقط در صورتی نیوتنی می باشد که تانسورهایی که تنش ویسکوزیته و نرخ کرنش را توصیف می کنند با یک تانسور ویسکوزیته ثابت مرتبط باشد، که به حالت تنش و سرعت جریان وابستگی نداشته باشد. اگر سیال همسانگرد باشد ( سیالی همسانگرد هست که خواص مکانیکی در هر جهت یکسان است ) ، تانسور ویسکوزیته به دو ضریب واقعی کاهش می یابد که به ترتیب مقاومت سیال در برابر تغییر شکل برشی پیوسته و فشردگی یا انبساط مداوم را نشان می دهد .
سیالات نیوتنی یکی از ساده ترین مدل های ریاضی سیالات هستند که ویسکوزیته را محاسبه می کنند. در حالی که هیچ سیال واقعی ( غیر نیوتنی ) به طور کامل با تعریف همخوانی ندارد، بسیاری از مایعات و گازهای رایج مانند آب و هوا را می توان برای محاسبات عملی ساده تر در شرایط عادی آن را یک سیال نیوتنی فرض کرد. با این حال، سیالات غیر نیوتنی معمول تر می باشند نمونه های دیگر شامل بسیاری از محلول های پلیمری ( که اثر وایزنبرگ را نشان می دهند ) ، پلیمرهای مذاب، بسیاری از سوسپانسیون های جامد، خون و بیشتر سیالات بسیار چسبناک می باشد .
سیالات نیوتنی به افتخار ایزاک نیوتن نامگذاری شده است، که برای اولین بار از معادله دیفرانسیل برای بدست آوردن رابطه بین نرخ کرنش برشی و تنش برشی برای این حالت از سیالات استفاده شده است.
یک المان از مایع یا گاز در حال جریان، نیروهایی که از سیال اطراف خود اعمال می شود را تحمل می کند، از جمله این نیروها می توان به نیروهای تنش چسبناک که ناشی از گران روی سیال می باشد، اشاره کرد که باعث تغییر شکل تدریجی آن در طول زمان می شود. این نیروها را می توان از نظر ریاضی یک مرتبه اول با یک تانسور تنش چسبناک فرض کرد که معمولاً با τ نشان داده می شود.
تغییر شکل بخشی از سیال، می تواند مرتبه اول با یک تانسور کرنش تقریبی درنظر گرفته شود که با گذشت زمان تغییر می کند. مشتق زمانی آن نرخ کرنش تانسور است، که بیان می کند، شکل عنصر با زمان در حال تغییر است و همچنین گرادیان بردار میدان سرعت است.
برای یک سیال نیوتنی رابطه تنش و نرخ کرنش برشی آن خطی است و از مبدأ مختصات می گذردو به صورت زیر تعریف می شود :
wiki: سیال نیوتنی