GRONDBEGINSELEN VANDE TRANSMISSIELEER - ECMD

2.2 NIET-NEWTONVLOEISTOFFEN
2.2.1 Vloeistofstroming en viscositeit
De stromingsleer vormt een onderdeel van de reologie, dat is de wetenschap die zich
bezighoudt met 'stofstroming' in de ruimste zin van het woord, dus met het vervormingsgedrag
van vaste stoffen, vloeistoffen en gassen onder invloed van krachten en
drukken.
Bij de theorie van de vloeistofstroming gaat men in eerste instantie uit van een ideale
vloeistof, dat is een niet-samendrukbare vloeistof waarvan de inwendige vloeistoflaagjes
geen wrijvingskrachten op elkaar uitoefenen. Zo'n stroming is altijd laminair,
als de vloeistoflaagjes parallel ten opzichte van elkaar bewegen. Een stroming is turbulent,
als deze ordening verloren gaat en wervelingen in de vloeistof ontstaan.
Stroming
Stroming is de beweging van een hoeveelheid stof, die daarbij tegelijkertijd van vorm
verandert. Is deze stroming stationair (dat wil zeggen: is de snelheid van een vloeistofdeeltje
langs een denkbeeldige stroomlijn in de vloeistof in grootte en richting constemt)
en is ook de temperatuur constant, dan geldt de continuïteitsregel. Volgens deze
regel is in een stroombuis (een bundel stroomlijnen) het verplaatste vloeistofvolume
per tijdseenheid constant. Dit volume is gelijk aan het verplaatste oppervlak maal de
verplaatsingsafstand: V = A .s. Noemen we 'vloeistofvolume per tijdseenheid' de volumestroom
of het volumedebiet qv, dan geldt dus:
V A.s
q" = - = -- = f1 . [) = C
I I [
~3J (2.1)
Omdat arbeid gelijk is aan het produkt van kracht en afgelegde afstand (W = F-s)
en kracht gelijk is aan het produkt van druk en oppervlak (want p = F/A) kan men
voor de door of op een vloeistofhoeveelheid verrichte arbeid schrijven:
W=F's=p.f1.s=p'V [Nm] = [J] (2.2)
Het vermogen: is de arbeid die per tijdseenheid wordt verricht, zodat:
W p'ks
IJ = - = --- = P' f1 . [) = P . qv
I I
[W]
Het verband tussen de vloeistofsnelheid ven de vloeistofdruk wordt gegeven door de
wet van Bernoulli (waarvan de afleiding in deel 4 van de Steinbuch-serie is te vinden):
p (de Griekse kleine letter 'ro') is de dichtheid van het stromende medium, 9 de
zwaartekrachtversnelling en Ir de hoogte van het beschouwde deeltje.
Men noemt de beide termen (p + p.g.lr) de starisclre druk van de stromende vloeistof,
terwijl de term ~p.v~ de Irydrodynamisclre of stuwdruk vertegenwoordigt.
X2
(2.3)
(2.4)