سیال حافظه‌دار

سیال حافظه‌دار نوعی سیال غیرنیوتونی است که رفتار رئولوژیکی آن تنها به شرایط لحظه‌ای تنش و نرخ کرنش وابسته نیست، بلکه به تاریخچهٔ تنش و کرنش واردشده نیز بستگی دارد. این ویژگی باعث می‌شود پاسخ سیال به تنش‌های جدید، تحت تأثیر نیروهایی قرار گیرد که در گذشته به آن وارد شده‌اند.

 ویژگی 
در سیالات نیوتونی مانند آب، تنش تنها تابعی از نرخ لحظه‌ای کرنش است. اما در سیالات حافظه‌دار، تنش تابعی از سابقهٔ زمانی نرخ کرنش بوده و نیازمند مدل‌سازی دقیق‌تری از طریق روابط انتگرالی یا معادلات دیفرانسیل حافظه‌دار است.

 مدل‌های رفتاری 
برای توصیف این نوع رفتار، معمولاً از مدل‌های ویسکوالاستیک استفاده می‌شود:
 مدل ماکسول تعمیم‌یافته (Generalized Maxwell Model)
 مدل Oldroyd-B
 مدل Giesekus
 مدل PTT (Phan–Thien–Tanner)

این مدل‌ها با ترکیب ویژگی‌های الاستیک و ویسکوزیته به‌صورت تابعی از زمان، رفتار سیال را توصیف می‌کنند.

 خواص رئولوژیکی 
برخی ویژگی‌های شاخص سیالات حافظه‌دار عبارت‌اند از:
 Relaxation: توانایی بازگشت تدریجی به حالت اولیه پس از حذف تنش
 Retardation: تأخیر در پاسخ به تنش وارده
 Stress overshoot: افزایش ناگهانی تنش در نرخ کرنش بالا
 Normal stress differences: ایجاد تنش‌های نرمال در جریان‌های برشی

 کاربردها 
سیالات حافظه‌دار در حوزه‌های گوناگون کاربرد دارند:

+ حوزه کاربرد مهندسی پزشکی شبیه‌سازی جریان خون در رگ‌ها مهندسی شیمی طراحی فرآیندهای اکستروژن و قالب‌گیری پلاستیک بیومکانیک تحلیل جریان سیالات زیستی مانند بزاق و مخاط مهندسی هوافضا و خودرو طراحی سیستم‌های میرایی و کنترل ارتعاشات

 نمونه‌های واقعی 
 محلول‌های پلیمری مانند پلی‌اتیلن‌اکسید در آب
 مایعات زیستی مانند خون، بزاق و مایع مفصلی
 ژل‌های هوشمند یا هیدروژل‌های حساس به محرک

 تفاوت با سایر سیالات 

 نوع سیال وابستگی به نرخ کرنش حافظه زمانی مثال نیوتونی دارد ندارد آب، روغن غیرنیوتونی ساده دارد بسیار کم یا ندارد کچاپ، خمیر دندان حافظه‌دار دارد دارد محلول‌های پلیمری، ژل‌های زیستی

 تحلیل عددی 
مدل‌سازی این سیالات در تحلیل‌های CFD نیازمند حل معادلات پیچیدهٔ مشتق‌دار و انتگرالی است. به دلیل رفتارهایی مانند relaxation و elastic recoil، روش‌های عددی پایدار و با دقت بالا مورد نیاز هستند.

 منابع 
 Bird, R. B., Armstrong, R. C., & Hassager, O. (1987). Dynamics of Polymeric Liquids, Volume 1: Fluid Mechanics. Wiley.
 Larson, R. G. (1999). The Structure and Rheology of Complex Fluids. Oxford University Press.
 Tanner, R. I. (2000). Engineering Rheology. Oxford University Press.

 جستارهای وابسته 
 رئولوژی
 سیالات غیرنیوتونی
 پلیمر
 مدل ویسکوالاستیک
 CFD

رده:سیال‌های غیرنیوتونی