8.2 Основные модели вязкопластичных сред для одноосного сдвигового течения [33]

Название модели (закона)	Формула (уравнение)
1 Модель Шведова-Бингама
2 Модель Гершеля-Балкли
3 Модель Бриана
4 Модель Кроули-Китца
5 Модель Кэссона
6 Модель Шульмана
7 Модель Кутателадзе- Хабахпашевой
О б о з н а ч е н и я: напряжение сдвига и скорость сдвига при одноосном сдвиговом течении; предел текучести; коэффициент пластической вязкости; постоянные реологические параметры; кажущаяся динамическая вязкость; кажущаяся динамическая вязкость при ; напряжение сдвига при ; текучесть среды Кутателадзе-Хабахпашевой; текучести соответственно при и при ; предел структурной стабильности жидкости; коэффициент структурной стабильности жидкости.

Псевдопластичные и вязкопластичные среды относятся к группе так называемых реостабильных неньютоновских жидкостей. Реологические характеристики таких жидкостей не зависят от продолжительности сдвигового течения, остаются постоянными во времени независимо от предыстории жидкости.

Кроме достаточно подробно рассмотренных выше псевдопластичных и вязкопластичных сред, наиболее часто используемые модели которых приведены в табл. 8.1 и 8.2, на практике приходится иметь дело и с другими неньютоновскими жидкостями.

Большое внимание специалисты-реологи уделяют жидкостям с так называемой нестационарной реологией. Реологические характеристики таких жидкостей существенно зависят от их предыстории, в частности, от продолжительности сдвигового течения.

Среди жидкостей с нестационарной реологией следует выделить две их разновидности [33].

1 Тиксотропные среды. В состоянии покоя в объеме такой среды происходит образование определенной структуры, что обычно приводит не только к повышению кажущейся ньютоновской вязкости при нулевой скорости сдвига, но и к появлению предела текучести . Например, чтобы привести в движение тиксотропную среду, длительно покоившуюся перед этим в трубе, насос первоначально должен развить большую мощность. После того когда течение начнется, то под действием напряжения сдвига происходит постепенное разрушение структуры, имевшейся до начала течения в объеме тиксотропной среды, что приводит к заметному уменьшению нагрузки насоса и снижению потребляемой мощности. В результате продолжительного воздействия сдвиговых напряжений, тиксотропный материал приобретает реологические свойства, не зависящие от времени. Следовательно, предельные условия течения (в частности, повышенная нагрузка насоса) характерны только для начального промежутка времени, на протяжении которого происходит разрушение пространственной структуры в объеме тиксотропной среды.

При стационарном (установившемся во времени) движении тиксотропные и реостабильные жидкости мало отличаются друг от друга.

После остановки течения в объеме неподвижного тиксотропного материала постепенно вновь образуется пространственная структура, что обычно приводит к повышению кажущейся ньютоновской вязкости , а чаще всего, к появлению определенного предела текучести .

2 Реопектические среды. Для реопектических материалов характерно то, что их кажущаяся вязкость (при неизменных условиях деформирования под действием установившегося во времени напряжения сдвига) повышается со временем. Например, при начале течения реопектической среды, до этого покоившейся в трубе, нагрузка насоса в начальный момент времени будет существенно меньше, чем в случае начала движения ранее неподвижной тиксотропной среды. Однако, после начала движения кажущаяся вязкость реопектической жидкости будет постепенно повышаться, что приведет к росту нагрузки насоса и увеличению потребляемой его электроприводом мощности.

В практической работе крайне редко приходится иметь дело с реопектическими жидкостями.

В рамках данной монографии нет возможности подробно обсудить все виды неньютоновских сред, рассматриваемые в реологии, в частности, вязко-упругие материалы. С особенностями поведения других видов неньютоновских сред можно познакомиться по книге [36].