ニュートン流体と非ニュートン流体

早速ですが、ニュートン流体を縦軸をせん断応力、横軸を速度勾配にしたグラフに書いてみたいと思います。

ニュートン流体とはせん断応力と速度勾配が比例関係にあるので図1のように直線で表せます。

多くの流体はニュートン流体で、例えば水や油、はちみつなどはニュートン流体です。

パンにバターを塗る場面を想像してみてください。軽く塗ろうとしてもバターは動きません。しかし、ある一定以上の力が加わったときバターはスッと塗れるようになります。

このように一定の力を加えるまでは流動しませんが、ある一定以上の力が加わり流動し始めると、その後はニュートン流体のような性質をもつ流体をビンガム流体といいます。

擬塑性流体はビンガム流体と少し似ていて、与える力を大きくしていくとそのせん断応力に対して、だんだんと速度勾配が小さくなってくる、つまり柔らかくなるような性質を持つ流体のことをいいます。ビンガム流体との違いは、ビンガム流体がある一定の力を加えるまで流動しないのに対し、擬塑性流体はだんだんと流動しやすくなってくるという点です。

擬塑性流体にはマヨネーズや歯磨き粉などが例として挙げられます。

最後にダイラタント流体ですが、擬塑性流体と逆の性質を持ちます。加える力が小さいときは簡単に流動するのですが、逆に加える力を大きくすると抵抗力が大きくなり流動しづらくなります。

ダイラタント流体は普段あまり接することの流体ですが、流砂や片栗粉水溶液などが例として挙げられます。