Экспериментальные методы изучения реологии жидкостей
Rheometry
Реология: экспериментальные методы изучения течения жидкостей и деформации материалов. Вискозиметр, вязкоупругие свойства, зависимости от условий течения.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Экспериментальные методы, используемые для изучения течения жидкости (реология)
Experimental techniques used to study fluid flow (rheology)
Реометрия – это обобщенное название для экспериментальных методов, используемых для определения реологических свойств материалов, то есть качественных и количественных зависимостей между напряжениями и деформациями и их производными. Применяемые методы являются экспериментальными. Выбор адекватного экспериментального метода зависит от реологического свойства, которое необходимо определить. Это может быть вязкость при установившемся сдвиге, линейные вязкоупругие свойства (соответственно, комплексная вязкость и модуль упругости), свойства при растяжении и т.д. Для всех реальных материалов измеряемое свойство будет являться функцией условий течения, при которых оно измеряется (скорость сдвига, частота и т.д.), даже если для некоторых материалов эта зависимость пренебрежимо мала при заданных условиях (см. жидкости Ньютона). Реометрия особенно важна для интеллектуальных жидкостей, таких как электрореологические и магнитореологические жидкости, поскольку является основным методом количественной оценки полезных свойств этих материалов. Реометрия считается полезной в областях контроля качества, управления процессами и моделирования промышленных процессов, среди прочего. Новые области применения этих концепций включают измерение механики клеток в тонких слоях, особенно в контексте скрининга лекарственных препаратов.
Rheometry generically refers to the experimental techniques used to determine the rheological properties of materials, that is the qualitative and quantitative relationships between stresses and strains and their derivatives. The techniques used are experimental. The choice of the adequate experimental technique depends on the rheological property which has to be determined. This can be the steady shear viscosity, the linear viscoelastic properties (complex viscosity respectively elastic modulus), the elongational properties, etc. For all real materials, the measured property will be a function of the flow conditions during which it is being measured (shear rate, frequency, etc.) even if for some materials this dependence is vanishingly low under given conditions (see Newtonian fluids). Rheometry is a specific concern for smart fluids such as electrorheological fluids and magnetorheological fluids, as it is the primary method to quantify the useful properties of these materials. Rheometry is considered useful in the fields of quality control, process control, and industrial process modelling, among others. Novel applications of these concepts include measuring cell mechanics in thin layers, especially in drug screening contexts.
Жидкости для разжижения срезных материалов
В связи со свойствами крови к сдвиговому утоньчению, вычислительная гидродинамика (CFD) используется для оценки риска аневризм. Применение высокоточных численных методов показало, что результаты, полученные с использованием неньютоновской реологии, оказались пренебрежимо малы.
Due to the shear thinning properties of blood, computational fluid dynamics (CFD) is used to assess the risk of aneurysms. Using High Resolution solution strategies, the results when using non Newtonian rheology were found to be negligible.
Жидкости для сжимания и утолщения
Метод исследования поведения жидкостей, демонстрирующих эффект сдвигового уплотнения, – это молекулярная динамика стохастической ротационной динамики (SRD MD). Моделируется поведение коллоидных частиц в жидкости, демонстрирующей эффект сдвигового уплотнения, и к ним прикладывается сдвигающее воздействие. Эти частицы образуют гидрокластеры, которые оказывают силу сопротивления течению.
A method for testing the behavior of shear thickening fluids is stochastic rotation dynamics molecular dynamics (SRD MD). The colloidal particles of a shear thickening fluid are simulated, and shear is applied. These particles create hydroclusters which exert a drag force resisting flow.