ニュートン流体と非ニュートン流体の大きな違いは、ニュートン流体は粘度が一定で、非ニュートン流体は粘度が可変であることです。

流体、すなわち液体や気体は、その粘性によって、ニュートン流体と非ニュートン流体に分類される。粘性とは、流体が内部摩擦により粘性を帯びた状態のこと。さらに、流体がニュートン流体か非ニュートン流体かを判断する際に、考慮しなければならないパラメータがある。それは、せん断応力とせん断速度である。せん断応力は、共通の表面上の流体の断面に及ぼされる応力であり、せん断速度は、流体の層が隣接する層を通過する際の速度の変化率である。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. ニュートン流体とは 3. 非ニュートン流体とは 4. 横並び比較 - ニュートン流体と非ニュートン流体の表形式 5. まとめ

ニュートン流体は何ですか？

ニュートン流体とは、粘度が一定で、せん断応力がゼロのときにせん断速度がゼロになる流体のことです。つまり、せん断速度はせん断応力に比例する。つまり、せん断応力とせん断速度の比が流体全体で一定である。

図01：ニュートン流体の性質

しかし、私たちが知っているほとんどの流体は粘度が変化します。通常、その定義に当てはまる流体はありません。そのため、単純な数学的モデルであると考えられる。ニュートン流体や水のような流体を想定することができます。ニュートン流とは、流体のせん断応力とせん断速度の関係を微分方程式で表した最初の科学者アイザック・ニュートンに由来する。

非ニュートン流体は何ですか？

非ニュートン流体とは、粘度が変化し、せん断応力との関係が変化する流体である。これは、これらの流体がニュートンの粘性法則に従わないからである。これらの流体は、外力の影響を受けて粘度が変化する。 i. ソースなど、ボトルを振ると流れる流体もある。私たちが知っているほとんどの流体は、非ニュートン流体です。塩水や溶融ポリマーなど、多くの流体がこれに該当する。

図02：非ニュートン流体

流体力学では、流体のせん断特性を表すために粘性という言葉を使いますが、非ニュートン流体の特性を表すには十分ではありません。非ニュートン流体は、粘弾性、時間変化する粘度など、さまざまな挙動特性を持つ。

ニュートン的と非ニュートン流体の違い

流体は、その粘度によって、ニュートン流体と非ニュートン流体に分けられる。ニュートン流体と非ニュートン流体の大きな違いは、ニュートン流体は粘度が一定であるのに対し、非ニュートン流体は粘度が変動することです。また、せん断速度とせん断応力を考えた場合、ニュートン流体ではせん断応力ゼロでせん断速度ゼロを観測することができます。つまり、せん断速度はせん断応力に比例する。しかし、非ニュートン流体では、せん断速度とせん断応力の関係が変化する。

私たちが知っているほとんどの流体は非ニュートン流体ですが、通常の環境では水や空気はニュートン流体と考えられています。しかし、塩、溶融高分子材料、血液、歯磨き粉、塗料、コーンスターチなど、ほとんどすべての流体が非ニュートン流体である。

以下のインフォグラフィックは、ニュートン流体と非ニュートン流体の違いをまとめたものです。

概要 - ニュートン的 vs. 非ニュートン流体

流体は、その粘度によって、ニュートン流体と非ニュートン流体に分けられる。ニュートン流体と非ニュートン流体の大きな違いは、ニュートン流体は粘度が一定であるのに対し、非ニュートン流体は粘度が変動することです。

引用

1Coussot, P. "Introduction to the rheology of complex fluids", Understanding Concrete Rheology, 2012, pp.3-22., doi:10.1533/9780857095282.1.3.2. "ニュートン流体", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2019/10/13, ここで利用可能です。"非ニュートン流体", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2019年9月8日, こちらからご覧いただけます.iii."非ニュートン流体" ウィキペディア、ウィキメディア財団、2019年9月8日。