Figure 101. Successive views of a mayonnaise sample at different times, pushed out of a nozzle of radius h0 = 3 mm. The initial time (0 s) corresponds to the separation of the previous extrudate. Reprinted with permission from [523]. Copyright 2005 by the American Physical Society. found, which connect between the symmetric Stokes solution branch and the asymmetric Navier–Stokes solution branch far away from n = 1. In the Newtonian case n = 1 itself, no symmetric solutions are known to exist if inertia is present. Just as in the purely Newtonian case, the axial exponent β is no longer determined by dimensional analysis if inertia is absent, but has to be obtained from solving the similarity problem explicitly, as done in detail in [569]. As expected, β increases with decreasing n, making the profile less slender. 6.3. Other non-Newtonian behaviour Another interesting type of rheological behaviour is displayed by materials like toothpaste, bread dough or mayonnaise (cf figures 101 and 4), which are so-called ‘yield-stress’ fluids [529]. This means they do not flow if the viscous shear stress they are subjected to is below a threshold value σ0: σijσij < 2σ2 0 . In this regime the viscosity is effectively infinite. Above the yield stress σ0, the viscosity is given by η = η0 + σ0 √2 ˙γ (322) in the so-called Bingham model [529]. Mayonnaise is more realistically described by the Herschel–Buckley model, for which the divergence of the viscosity for ˙γ → 0 is weaker than by the power of −1 in (322) [523]. Using the Lagrangian methods developed in [296, 571] analyses dripping using a generalized form of (322) (the two- fluid model), neglecting both inertia and surface tension. In the lower part of the drop the material does not move, but once gravitational stresses have become large enough the material starts to yield and pinch-off eventually occurs. The form of pinch-off is very similar to that of a purely Newtonian fluid with the same approximations, i.e. the liquid bridge has to extend to infinity before pinch-off occurs (cf (226)). Experiments, on the other hand, exhibit breakup profiles close to conical (see figure 101) [523], indicating that a description which predicts very long threads is not realistic. Clearly, it will be crucial to include surface tension into the description. Jets of superfluid liquid helium are also a potentially interesting subject, because of the unique hydrodynamic properties of the superfluid phase. Rayleigh breakup has been demonstrated as a useful source of superfluid helium droplets [525], and pinch-off of both normal and superfluid helium has been studied in [572]. Unfortunately, no qualitative difference between the two cases has been detected. An even more exotic ‘fluid’ that has recently attracted interest is formed by granular materials or sand [573]. Curiously, a jet of sand has been one of the earliest subjects investigated by photographic means [34], and one observes a decay into drops or clusters of sand, which is superficially similar to Rayleigh breakup [34, 526, 574]. A recent study suggests this to be a purely kinematic effect, based on the free fall of particles [526], pouring out of a container. Khamontoff [34] already investigated the effect of gravity, projecting the jet horizontally using compressed air. According to his preliminary investigation, the tendency to form clusters remained the same, which appears to contradict the simple kinematic theory [526]. Hence the true mechanism for cluster formation in a granular jet remains an open problem. 6.4. Surfactants The value of the surface tension, in particular for aqueous solutions, depends strongly on the concentration of surfaceactive molecules or ‘surfactants’ [575]. Either surfactant molecules are inherently present, as in inks and DNA arrays [73], or they are added to control the drop sizes in sprays [576]. In general the surfactant distribution is non-uniform, hence non-trivial effects are to be expected, apart from renormalizing the surface tension. Most existing studies consider the insoluble case ( [527] is an exception), for which the surfactant remains on the surface. Then, the surfactant concentration (s, t)is described by [577] ∂ ∂t + ∇s( v) = Ds∇2 s , (323) where ∇s = (I – nn) • ∇ is the surface gradient operator. A non-dimensional measure of the diffusion constant Ds is the surface Peclet number P e = √Rγ0/ρ/Ds, where γ0 is the surface tension in the absence of surfactant. The Peclet number is usually large (≈106 for mm-sized jets [578]), so diffusion can be neglected [579]. The equation most commonly used to describe the dependence of surface tension on concentration is the non-linear Frumkin equation [578] γ = γ0 + mRT ln(1 − / m). (324) At the maximum packing density m the surface tension reaches a plateau, an effect which is not captured by (324). Apart from changing the value of surface tension, the most important effect of (324) is that it introduces surface tension gradients: this results in Marangoni forces [42], which act to restore a uniform distribution of surfactant. The most important parameter is thus the surface activity number β = mRT /γ0, which measures the ‘effectiveness’ of the surfactant. For β = 0 the surfactant has no effect; in the extreme case of β → ∞ the surface becomes rigid in the sense that any tangential flow must be balanced by radial contraction [579]. Typically, β is of order one (β ≈ 0.3 in the experiments [578]). 71
รูป 101 อันต่อเนื่องตัวอย่างมายองเนสในเวลาต่าง ๆ กัน ผลักออกจากหัวฉีดของรัศมี h0 = 3 mm เวลาเริ่มต้น (0 s) สอดคล้องกับแบ่งแยกพฤติกรรมก่อนหน้า เช็คสิทธิ์จาก [523] สงวนลิขสิทธิ์ 2005 โดยสังคมอเมริกันที่มีอยู่จริง พบ ที่เชื่อมต่อระหว่างสาขาโซลูชันสโตกส์สมมาตรและ asymmetric Navier-สโตกส์โซลูชั่นสาขาห่างจาก n = 1 ในทฤษฎีกรณี n = 1 ตัว โซลูชั่นไม่สมมาตรรู้จักกันอยู่ว่าแรงเฉื่อยอยู่ เช่นเดียวกับกรณีทฤษฎีเพียงอย่างเดียว βยกกำลังแกนจะไม่ถูกกำหนด โดยวิเคราะห์มิติถ้าแรงเฉื่อยขาด แต่มีที่ได้รับจากการแก้ปัญหาความคล้ายคลึงกันอย่างชัดเจน เป็นทำในรายละเอียด [569] ตามที่คาดไว้ βเพิ่มกับลด n ทำโพรไฟล์สเลนเดอร์น้อย 6.3 พฤติกรรมไม่ใช่ทฤษฎีอื่น ๆ อีกชนิดที่น่าสนใจของพฤติกรรม rheological อยู่ตามวัสดุที่ใช้เช่นยาสีฟัน แป้งขนมปัง หรือมายองเนส (cf ตัวเลข 101 และ 4), ซึ่งเป็นของเหลวที่เรียกว่า 'ผลผลิต-ความเครียด' [529] หมายถึง ไม่ไหลถ้าพวกเขาภายใต้ความเครียดเฉือนความหนืดนี้มีขีดจำกัดค่า σ0: σijσij < 2σ2 0 ในระบอบการปกครองนี้ ความหนืดเป็นอนันต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้างบน σ0 ความเครียดผลผลิต ความหนืดที่ถูกกำหนด โดยη = η0 + σ0 √2 ˙γ (322) ในแบบจำลอง Bingham เรียก [529] มายองเนสมากจริงได้อธิบายไว้ โดยรุ่นเฮอร์เชล-Buckley ซึ่ง divergence ของความหนืดสำหรับ˙γ→ 0 อยู่ต่ำกว่า โดยอำนาจของ −1 (322) [523] ใช้วิธี Lagrangian พัฒนาใน [296, 571] วิเคราะห์ขจีใช้ฟอร์มเมจแบบทั่วไปของ (322) (ของเหลวสองแบบ), neglecting แรงเฉื่อยและแรงตึงผิว ในส่วนล่างของหล่นวัสดุย้าย แต่เมื่อความเครียดความโน้มถ่วงได้กลายเป็น วัสดุพอเริ่มให้ผลผลิต และหยิกปิดในที่สุดเกิดขึ้น แบบฟอร์มของหยิกออกจะคล้ายกับที่ของไหลทฤษฎีเพียงอย่างเดียวมีเพียงการประมาณเดียวกัน เช่นสะพานของเหลวได้ถึงอินฟินิตี้ก่อนหยิกปิด (cf (226)) ทดลอง คง แสดงโพรไฟล์แบ่งใกล้กับทรงกรวย (ดูรูป 101) [523], บ่งชี้ว่า คำอธิบายที่ทำนายกระทู้ยาวมากไม่เหมือนจริง ชัดเจน มันจะเป็นสิ่งสำคัญแก่ผิวในคำอธิบาย Jets superfluid ฮีเลียมเหลวยังเป็นเรื่องที่น่าสนใจอาจ เพราะ hydrodynamic คุณสมบัติเฉพาะของระยะ superfluid แบ่งราคาย่อมเยาได้ถูกสาธิตเป็นแหล่งประโยชน์ของหยดฮีเลียม superfluid [525], และหยิกปิดของฮีเลียมปกติและ superfluid ได้ถูกศึกษาใน [572] อับ ไม่มีความแตกต่างเชิงคุณภาพระหว่างสองกรณีตรวจพบ ความแปลกใหม่มากยิ่งขึ้น 'น้ำมัน' ที่มีล่าสุดดึงดูดความสนใจจะเกิดขึ้น โดยสื่อ granular หรือทราย [573] Curiously เจ็ทของทรายแล้วเรื่องแรกสุดที่ตรวจสอบ โดยวิธีถ่ายภาพ [34] อย่างใดอย่างหนึ่ง และหนึ่งพิจารณาผุเป็นหยดหรือคลัสเตอร์ของทราย ซึ่งเผิน ๆ คล้ายกับแบ่งราคาย่อมเยา [34, 526, 574] การศึกษาล่าสุดแนะนำเป็น แบบจลน์เพียงอย่างเดียวผล ตามการตกอิสระของอนุภาค [526], เทออกจากคอนเทนเนอร์ Khamontoff [34] แล้วตรวจสอบผลของแรงโน้มถ่วง projecting เจ็ทที่ใช้อากาศอัดในแนวนอน ตามตรวจสอบเบื้องต้นของเขา แนวโน้มการคลัสเตอร์ฟอร์มยังคงเดียว ซึ่งดูเหมือนจะขัดแย้งกับทฤษฎีจลน์ง่าย [526] ดังนั้น กลไกการก่อตัวของคลัสเตอร์ใน granular jet จริงยังคง มีปัญหาเปิด 6.4. ค่าของพื้นผิวความตึงเครียด โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแก้ไขปัญหาอควี surfactants ขอขึ้นกับความเข้มข้นของโมเลกุล surfaceactive หรือ 'surfactants' [575] Surfactant โมเลกุลมีความ ในหมึกและดีเอ็นเออาร์เรย์ [73], หรือต้องควบคุมขนาดหล่นในสเปรย์ [576] โดยทั่วไป การกระจาย surfactant เป็นไม่สม่ำเสมอ ดังนั้น จะคาดหวัง จาก renormalizing ผิวผลเล็กไม่น้อย การศึกษาที่มีอยู่ส่วนใหญ่พิจารณากรณีขึ้น ([527] เป็นข้อยกเว้น), สำหรับซึ่ง surfactant ที่ยังคงอยู่บนพื้นผิว แล้ว อธิบายความเข้มข้น surfactant (s, t) โดย [577] ∂ ∂t + ∇s (v) = Ds∇2 s, (323) ที่ ∇s = (I-nn) •∇เป็นตัวดำเนินการไล่ระดับสีพื้นผิว การวัดค่าคงแพร่ Ds ไม่ใช่มิติเป็นแบบผิว Peclet หมายเลข P e = √Rγ0/ρ/Ds แรงตึงผิวของ surfactant γ0 หมายเลข Peclet เป็นปกติขนาดใหญ่ (≈106 สำหรับ jets ขนาดมม. [578]) , เพื่อแพร่สามารถที่ถูกละเลย [579] สมการที่มักใช้เพื่ออธิบายการพึ่งพาของแรงตึงผิวในความเข้มข้นเป็นสมการ [578] γไม่เชิงเส้นของ Frumkin = γ0 + รถไฟ ln (1 −/m) (324) ที่สูงสุดที่บรรจุ m ความหนาแน่นผิวถึงราบสูง ลักษณะพิเศษซึ่งไม่ได้จับ ด้วย (324) นอกจากการเปลี่ยนแปลงค่าของแรงตึงผิว ผลสำคัญที่สุดของ (324) คือ ว่า จะแนะนำการไล่ระดับสีผิว: Marangoni กอง [42], การดำเนินการคืนค่าการกระจายที่สม่ำเสมอของ surfactant นี้ให้ผล พารามิเตอร์สำคัญที่สุดเป็นβหมายเลขกิจกรรมที่พื้นผิว = /γ0 รถไฟฟ้าใต้ดินที่วัด 'ประสิทธิภาพ' ของ surfactant สำหรับβ = 0 surfactant ไม่มีผล ในกรณีของβ→∞มาก ผิวจะเข้มงวดในแง่ที่ต้องสมดุลกระแสใด ๆ tangential โดยหดตัวรัศมี [579] โดยปกติ βคือสั่งหนึ่ง (β≈ 0.3 ในทดลอง [578]) 71
การแปล กรุณารอสักครู่..

รูปที่ 101 มุมมองที่ต่อเนื่องของมายองเนสตัวอย่างในเวลาที่ต่างกัน ผลักออกมาจากหัวของรัศมี H0 = 3 มิลลิเมตร เวลาเริ่มต้น ( 0 s ) เกี่ยวข้องกับการแยกของดินเดิม พิมพ์โดยได้รับอนุญาตจาก [ 523 ] ลิขสิทธิ์ 2005 โดยกายภาพสังคมอเมริกัน พบซึ่งเชื่อมต่อระหว่างสาขา และแบบไม่สมมาตรสมมาตรเมื่อแก้สมการนาเวียร์ - สโตกส์ โซลูชั่น สาขา ห่างไกลจาก n = 1 ในนิวตัน กรณี n = 1 เอง โซลูชั่นที่ไม่มีสมมาตรเป็นที่รู้จักกัน อยู่ ถ้าราคาที่เป็นปัจจุบัน เช่นเดียวกับกรณีหมดจดนิวตัน , บีตาของแกน ไม่มีกำหนดโดยการวิเคราะห์มิติ ถ้าเกิดไม่อยู่แต่ต้องได้รับจากการแก้ไขปัญหาอย่างชัดเจน ความเหมือน เช่นเดียวกับในรายละเอียดใน [ 569 ] ตามที่คาดไว้ , เพิ่มลดบีตา N ทำโปรไฟล์ ผอมน้อย 6.3 . อื่นๆที่ไม่ใช่นิวตันพฤติกรรมอื่นที่น่าสนใจประเภทของพฤติกรรมการไหลแสดงโดยวัสดุ เช่น ยาสีฟัน แป้งขนมปัง หรือมายองเนส ( CF ตัวเลข 101 และ 4 )ซึ่งจะเรียกว่า ' ความเครียด ' ผลิตของเหลว [ 529 ] ซึ่งหมายความว่าพวกเขาจะไม่ไหลถ้าตัดที่มีความเครียด พวกเขาจะต้องเป็นด้านล่างσค่าเกณฑ์ 0 : σσ IJ IJ < 2 σ 2 0 ในระบอบการปกครองนี้มีความหนืดได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด เหนือจุดครากσ 0 , ความหนืดให้η = η 0 σ 0 √ 2 ˙γ ( 322 ) ที่เรียกว่า บิงแฮมแบบ [ 529 ]มายองเนสมากขึ้นแนบเนียนอธิบายโดยโมเดล เฮอร์เชล ) บัคลี่ย์ ซึ่งความแตกต่างของความหนืดสำหรับ˙γ→ keyboard - key - name 0 อ่อนแอกว่าด้วยพลังของ− 1 ( 322 ) [ 523 ] การใช้ระบบวิธีที่พัฒนาขึ้น [ 296 , 571 ] วิเคราะห์แหมะใช้ทั่วไปรูปแบบ ( 322 ) ( สอง - รูปแบบของเหลว ) แต่ทั้งแรงเฉื่อยและแรงตึงผิวในส่วนของการวางวัสดุที่ไม่ย้าย แต่เมื่อมีแรงโน้มถ่วงแรงกลายเป็นขนาดใหญ่เพียงพอวัสดุเริ่มผลผลิตและหยิกออกในที่สุดก็เกิดขึ้น รูปแบบของหยิกออก จะคล้ายกับที่ของของไหลนิวโตเนียนหมดจดด้วยการเดียวกัน เช่น สะพานของเหลวมีการขยายให้สมบูรณ์ก่อนที่จะหยิกออกเกิดขึ้น ( CF ( 226 ) การทดลอง , บนมืออื่น ๆแสดงโปรไฟล์บอกเลิกใกล้กรวย ( ดูรูปที่ 1 ) [ 523 ] แสดงว่ารายละเอียดซึ่งคาดการณ์กระทู้ยาวมาก ไม่สมจริง เห็นได้ชัดว่ามันจะสําคัญรวมถึงแรงตึงผิวในรายละเอียด เครื่องบินของซูเปอร์ฟลูอิดเหลวฮีเลียมจะยังอาจน่าสนใจเพราะของอุทกพลศาสตร์ คุณสมบัติเฉพาะของเฟสซูเปอร์ฟลูอิด .เรย์ลีกระจัดกระจายได้แสดงเป็นแหล่งที่มีประโยชน์ของของไหลยวดยิ่งฮีเลียมหยด [ 525 ] , และหยิกออกทั้งแบบธรรมดาและซูเปอร์ฟลูอิดฮีเลียมมีการนำ [ 572 ] แต่น่าเสียดายที่ไม่มีคุณภาพ ความแตกต่างระหว่างสองกรณีถูกตรวจพบ แม้แต่ที่แปลกใหม่มากขึ้น ' ของเหลว ' ที่ได้รับเมื่อเร็ว ๆนี้ความสนใจจะเกิดขึ้นโดยวัสดุเม็ดทราย [ 573 ] ซอกแซก ,เจ็ทของทรายได้รับหนึ่งเก่าวิชาสอบสวนโดยภาพถ่ายหมายถึง [ 34 ] และสังเกตสลายกลายเป็นหยดหรือกลุ่มของทราย ซึ่งมองเผินๆ คล้ายกับเรย์ลีกระจัดกระจาย [ 34 , 526 , 574 ] การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นนี้เป็นหมดจด kinematic ตามฤดูใบไม้ร่วงฟรีของอนุภาค [ 526 ] pouring ออกจากภาชนะkhamontoff [ 34 ] ได้ทำการศึกษาผลของแรงโน้มถ่วงจากเครื่องบินแนวนอนโดยใช้อากาศอัด จากการสอบสวนเบื้องต้นของเขา แนวโน้มในรูปแบบคลัสเตอร์ยังคงเดิม ซึ่งดูเหมือนจะขัดแย้งกับทฤษฎีจลน์ง่าย [ 526 ] ดังนั้นกลไกที่แท้จริงสำหรับการสร้างกลุ่มในเจ็ทแอดยังคงเป็นปัญหาเปิด 6.4 .โดยค่าแรงตึงผิว , โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารละลายน้ำ ยังขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิว surfaceactive โมเลกุล หรือ ' ' [ 575 ] ทั้งสูตรโมเลกุลเป็นอย่างโดยเนื้อแท้ปัจจุบันในหมึกและดีเอ็นเออาร์เรย์ [ 73 ] หรือพวกเขาจะถูกเพิ่มเพื่อควบคุมการปล่อยขนาดสเปรย์ [ 576 ] โดยทั่วไปการกระจายไม่สม่ำเสมอของสารลดแรงตึงผิวเป็น ,จึงไม่ใช่ trivial ผลจะคาดว่า นอกจาก renormalizing ความตึงผิว การศึกษาที่มีอยู่ส่วนใหญ่พิจารณาคดีที่ไม่ละลายน้ำ ( [ 527 ] เป็นข้อยกเว้น ) , ซึ่งใช้ยังคงอยู่บนพื้นผิว แล้ว ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิว ( S , T ) คือการอธิบายโดย [ 577 ] ∂∂ T ∇ S ( V ) = DS ∇ 2 s ( 323 ) ที่∇ S = ( ( NN ) - ∇เป็นผิวสีผู้ไม่ใช่วัดมิติของการแพร่กระจายคงที่ DS มีพื้นผิว peclet หมายเลข P E R = √γ 0 / ρ / DS ที่γ 0 คือแรงตึงผิวในการขาดงานของสารลดแรงตึงผิว หมายเลข peclet มักจะเป็นขนาดใหญ่ ( ≈ 106 สำหรับมม. ขนาดเครื่องบิน [ 578 ] ) ดังนั้นการแพร่กระจายสามารถหลง [ 579 ]สมการมักใช้เพื่ออธิบายการพึ่งพาของแรงตึงผิวใน สมาธิเป็นแบบ frumkin สมการ [ 578 ] γ = γ 0 MRT LN ( 1 − / M ) ( 324 ) ที่สูงสุดความหนาแน่น M แรงตึงผิวถึงที่ราบสูง ผลที่ไม่จับ ( 324 ) นอกเหนือจากการเปลี่ยนค่าของความตึงผิวที่สำคัญที่สุดผลของ ( 324 ) ที่แนะนำการไล่สีแรงตึงผิว : ผลลัพธ์ที่ได้ใน marangoni บังคับ [ 42 ] ซึ่งทำเพื่อคืนค่าการแจกแจงของสารลดแรงตึงผิว พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดคือทำให้พื้นผิวกิจกรรมหมายเลข MRT / γบีตา = 0 ' ' ซึ่งมาตรการประสิทธิภาพของสารลดแรงตึงผิว สำหรับบีตา = 0 สารลดแรงตึงผิวไม่มีผล ;ในกรณีที่รุนแรงของบีตา→ keyboard - key - name ∞พื้นผิวกลายเป็นเอาจริงเอาจัง ในความรู้สึกที่สัมผัสการไหลต้องมีความสมดุล โดยรัศมีหดตัว [ 579 ] โดยปกติ บีตาเป็นหนึ่งสั่ง ( บีตา≈ 0.3 ในการทดลอง [ 578 ] ) 71
การแปล กรุณารอสักครู่..
