О МЕХАНИЗМЕ НЕНЬЮТОНОВСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Б. В. Колосов

Аннотация


Предложено описание неньютоновского поведения жидкостей на основе гидродинамической модели, учитывающей корреляцию движения молекул на малых промежутках времени (порядка 10-13 сек.). Такая модель приводит к существованию двух механизмов переноса импульса в жидкости – вязкого (ньютоновского) и теплового, связанного с коррелированным движением. За счет этого в жидкости образуются области с преобладающим направлением скоростей молекул – анизотропные зоны, которые чередуются с зонами изотропии, где распределение скорости является хаотическим. При некоторой скорости сдвига, названной критической, чередование изотропных и анизотропных областей усиливается, что приводит к отклонению от ньютоновского поведения. Вычислена величина этой скорости сдвига для некоторых жидкостей. Показано, что она зависит от температуры жидкости и ее плотности. Для воды при комнатной температуре эта скорость сдвига равна примерно (4 – 5) . Приведено сравнение с опытными данными для воды, различных нефтей и эмульсий. Следует отметить также сходимость полученных результатов с теми, которые ранее найдены методами молекулярной динамики.

Результаты приводят к заключению, что критическая скорость сдвига является информативным и удобным параметром для предсказания неньютоновского поведения.

В итоге можно сделать выводы, что неньютоновское поведение является общим свойством всех жидкостей, в том числе маловязких. Его также можно считать макроскопическим явлением, которое требует квантового описания (используется постоянная Планка). При этом результаты, полученные в настоящей работе приводят к тому, что жидкости должны обладать псевдопластическими а не бингамовскими свойствами.


Ключевые слова


correlated motion;isotropy;Newton liquid;non – Newton liquid;shear rate;shear stress;unisotropy;анизотропия;изотропия;коррелированное движение;напряжение сдвига;неньютоновская жидкость;Ньютоновская жидкость;скорость сдвига

Полный текст:

PDF

Литература


Кабиров М.М., Гафаров Ш.А. Скважинная добыча нефти Санкт-Петербург: ООО Недра 2010. 416 с.

Муратов И.В., Соболев В.Д., Чураев Н.В. Течение воды в капилляре, при очень малых градиентах давления. // Коллоидный журнал, 1991. Т.53. Вып.1, С.131-134.

Колосов Б.В., Ларин П.А., Моделирование неньютоновских свойств жидкости. // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн., 2013. № 2. С. 450-460.

Колосов Б.В. Применение термодинамики к задачам трубопроводного транспорта. // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн., 2014. № 1. С. 534-564.

Колосов Б.В. О проблемах дуализма в естественных науках. // Современные технологии в нефтегазовом деле 2011. Сборник науч. тр. Уфа: Изд. УГНТУ. 2011, Т.2. С. 122 -27.

Разработка эмульсионных составов для регулирования фильтрационных характеристик призабойной зоны нагнетательных скважин. / Рогачев М.К. [и др.]. // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн., 2011. № 3. С.180-191. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Rogachev.pdf (дата обращения: 23.10.14.)

Кадышева С.С., Волков В.И. Экспериментальное исследование напряжения сдвига у некоторых жидкостей. // Вестник Уральской медицинской академической науки, 2005. № 1. С. 46-48.

Бровка Г.П. Романенко И.И. Установка и методика исследования реологических свойств высоковязкой нефти при повышенном давлении. // Природопользование. Сборник научн. трудов. 2011. Вып. 19. С. 131-139.

Эванс Д.Дж., Хенли Г.Дж., Гесс Э. Неньютоновские явления в простых жидкостях. Физика за рубежом, 1986, Серия А: сб. статей. М.: Мир. С.7-28.

Э.Дж.Д. Коэн. Введение в кинетическую теорию жидкостей. Физика за рубежом, 1986, Серия А: сборник статей. М.: Мир. с. 73-99.

Основы технологии добычи газа. / Мирзаджанзаде А.Х. [и др.]. М.: Недра, 2003 г. 881 с.

Стебновский С.В. О сдвиговой прочности структурированной воды. // Журнал технической физики, 2004, т. 74, вып.1 С. 21-23.

Крокстон К. Физика жидкого состояния. Статистическое состояние. М. Мир 1978г. 400 с.

Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике Вып. 3. М. Мир. 1965. 238 с.

Шаяхова Л.Д., Рахимбаев Ш.М., Денисова А.В. Влияние разжижжителей на реологические свойства шламов // Цемент и его применение. 2014. №3. С.61-65.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2015-1-382-405

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.