비뉴턴 유체

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비뉴턴 유체(non-Newtonian fluid)는 뉴턴의 점성 법칙, 응력과 무관한 즉 일정한 점도를 따르지 않는 유체이다. 비 뉴턴 유체에서 점도는 힘이 가해지는 정도에 의해 더 액체 또는 더 고체로 변할 수 있다. 예를 들어, 토마토 케첩은 흔들릴 때 더 잘 움직이며 비 뉴턴 유체이다. 많은 소금 용액과 용융된 폴리머 그리고 녹아내린 초콜렛등은 꿀, 치약, 전분 현탁액, 페인트, 혈액 및 샴푸와 같이 흔히 발견되는 물질과 마찬가지로 비뉴턴성 액체이다.

이러한 의미에서 비뉴턴 유체(Non-Newtonian fluid)는 전단응력변형률에 직접적으로 비례하지 않는 유체이다.

많은 일반적인 유체가 비뉴턴 유체가 움직이는것과 같은 성질을 보인다.

비뉴턴 유체는 유체의 유동이 시간이라는 변수에대해서 시간독립적(time-independent behavior)인 시간독립성 유체와 시간의존적(time-dependent behavior)인 시간의존성 점도로 분류할수있다.

멱법칙 유체[편집]

시간 독립성 유체의 경우, 멱법칙 모델(power law model)에 의한 1차원 유동은

n:유동거동지수(behavior index,일관성 지수),무차원

k:점조도지수(consistency index,멱법칙 지수)(N․sⁿ/m²)

이고 이면, 뉴턴의 점성법칙과 동일하게 됨을 예상할수있다.

따라서 에서 뉴튼 유체 범주에서 벗어날수있으므로 n값은 비뉴튼유체의 성질과 상대적으로 밀접한 관계를 보여준다.

오스트발트-드 웰 관계식[편집]

멱법칙 유체인 오스트발트-드 웰 관계식으로 뉴튼 유체를 확장하여 표현하면 아래와 같다.

점성도
는 유체의 점성계수

허쉘-버클리 유체[편집]

위의 허쉘-버클리(Herschel-Buckley) 비뉴턴 유체는 다음과 같은 점도 표현식으로 나타낼수있다.


리-아이링 이론[편집]

한편 이러한 비뉴튼 유동현상을 다루는 리-아이링 이론은 유체에대한 비뉴튼 유동현상으로부터 어떠한 유체도 구성 입자가 있는다는 사실에서 양자역학의 개념을 적용한 이론으로 볼수있다. 이러한 의미에서라면 유체뿐만 아니라 고체까지도 결국에는 변화에서 자유롭지않기에 '모든 물체는 변한다'는 포괄적인 개념을 얻을수있다.


같이 보기[편집]

참고[편집]