Зунгааралт

ЗунгааралтП.Болд, Ш.Даваажамц нар, Гидравлик, Аэродинамик сурах бичиг, 2 дахь хэвлэл, 2013 он гэдэг нь шингэний өөр өөр хурдтай эгэл хэсгүүдийн мөргөлдөөний улмаас үүсэх физик шинж чанар юм. Хэрэв хоолой дундуур шингэн шахагдаж байна гэж үзвэл хоолойн тэнхлэг орчимд шингэн хурдтай хөдлөх ба эсрэгээр хоолойн ханаруу дөхөх тусам шингэний хөдөлгөөний хурд багасаж улмаар тэг болно. Үүний шалтгаан нь уг зунгааралтаас үүссэн хүчдэл бөгөөд, (мөн хоолойн эхлэл болон төгсгөлийн хоорондох даралт нөлөөлнө), шингэний эгэл хэсгүүд хоорондын болон хоолойн ханатай үрэлцэх хүчийг даван туулж хөдөлгөөний хадгалахыг эрмэлзэнэ.

Шингэн нь  ямар нэгэн эсэргүүцлийн хүчгүй, шүргэх хүчдэл үүсдэггүй бол тэдгээрийг идеаль шингэн эсвэл төгс шингэн гэж нэрлэнэ. Тэг зунгааралт нь зөвхөн супер шингэнд маш бага температуртай үед ажиглагдана. Өөрөөр хэлбэл бусад бүх шингэн нь эерэг зунгааралттай байх ба техникийн хэлээр тэдгээрийг бодит буюу зунгааралттай шингэн гэнэ. Ердийн ярианд шингэн нь усны үзүүлэх зунгааралтаас их бол өтгөн, усны зунгааралтаас бага буюу норгох чадвар нь бага бол хэт шингэн гэж үздэг. Зунгааралт хэт ихтэй шингэний жишээ бол зөгийн бал, цаашилбал давирхай, зарим төрлийн резин гэх мэтийг дурьдаж болох юм.

Үгийн гарал үүсэл
Зунгааралт (англи: viscosity) нь "" гэдэг Латин үгнээс гаралтай бөгөөд энэ нь  цагаан борц буюу "mistletoe" ургамалын нэр ба шувууг барьж авахад зориулсан уг ургамлаас гаргаж авсан цавууг ийнхүү нэрлэдэг байсан байна. Монгол хэлэнд наалдамхай зүйлийг зунгагЯ.Цэвэл. Монгол хэлний товч тайлбар толь. 1966 он. гэдэг үгээр илэрхийлэх ба үүнээс үүсгэн зунгааралт хэмжээх физик хэмжигдэхүүнийг нэрлэжээ. 

Тодорхойлолт

 Динамик (шүргэх) зунгааралт 

Шингэний динамик (шүргэх) зунгааралт нь өөр өөр хурдтай хөдөлж буй шингэний үе давхрагын хооронд бий болох шүргэлцэх эсэргүүцлийг илэрхийлнэ. Үүнийг Чоеттегийн урсгал гэж алдаршсан жишиг бодлогон дээр тодорхойлж болох ба энэ урсгал нь хоёр хавтгайн дунд шингэн орших ба дээд хавтай  хурдтайгаар хөдөлж эхлэхэп ажиглагдана. (Хоёр хавтгайг ихэвчлэн хязгаагүй гэж авч үзэх ба тухайн урсгалын орчимд ирмэг болоод саад үл тулгарна.)

Хэрэв дээд хавтгайн хурд хангалттай бага бол, шингэний эгэл хэсэг хавтгайтай параллель хөдлөх ба хурдны хуваарилалт бараг шугаман байдлаар хувьсаж ёроолын хурд тэг, дээд хавтгайн хурд   байна. Шингэнийг хавтгайтай параллель нимгэн үе давхргагаас бүрдэнэ гэж үзвэл дээрх байдлаар үе бүр өөрийн доод үеэсээ хурдан хөдлөх ба тэдгээр үеийн хоорондын үрэлт нь харьцангуй хөдөлгөөний улмаар бий болох хүчийг нэмэгдүүлнэ. Тухайлбал, шингэн дээд хавтгайд хөдөлгөөний эсрэг хүчээр үйлчилэх ба үүнтэй адилаар доод хавтгайд мөн хүч үйлчилнэ. Харин гадаад хүч нь дээд хавтгайн тогтмол хурдтай хөдөлгөөнийг хадгалахад чиглэнэ.

Хүч  -ийн утга нь харьцангуй хурд  , хавтгай бүрийн хөндлөн огтлолын талбай  зэрэгт пропорциональ ба хавтгайн хоорондох зай  -тай урвуу хамааралтай байна:

Пропорционалийн коэффициент μ нь шингэний (өөрөөр хэлбэл динамик зунгааралт) зунгааралт юм.

Харьцаа  нь хэв гажилтын утга эсвэл шүргэх хурд гэж нэрлэгдэх ба хавтгайгай перпендукляр шингэний хурдны уламжлал бөгөөд дифференциал хэлбэрийг хурдны градиент гэнэ. Исаак Ньютон зунгааралтын хүчний дифференциал хэлбэрийг дараах байдлаар өгчээ.

Үүнд:  ба  нь хурдны градиент буюу орчны шүргэх хурдыг илэрхийлнэ. Энэ томъёонд урсгал нь босоо тэнхлэгтэй параллель байна. Энэ тэгшитгэл мөн хувьсах хурдтай үед хэрэглэгдэж болно. Өөрөөр хэлбэл хурд шугаман бус хуваарилалтай үед хүчинтэй.

Динамик зунгааралтын коэффициентийг ихэвчлэн Грек үсэг мю (μ) ашиглан тэмдэглэх ба инженер, химич, физикчдийн ихэнх нь үүнийг хэрэглэдэг.Streeter, Victor Lyle; Wylie, E. Benjamin and Bedford, Keith W. (1998) Fluid Mechanics, McGraw-Hill, ISBN 0-07-062537-9Holman, J. P. (2002) Heat Transfer, McGraw-Hill, ISBN 0-07-122621-4Incropera, Frank P. and DeWitt, David P. (2007) Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley, ISBN 0-471-45728-0 Гэхдээ, Онолын ба хэрэглээний химийн олон улсын холбооны гишүүнчлэлд Грек үсэг эта (η) хэрэглэхийг зөвлөдөг байна.

 Кинематик зунгааралт 
Кинематик зунгааралт (мөн "моментийн тархалтын коэф" гэж нэрлэх) нь динамик зунгааралт μ -г шингэний нягтад ρ харьцуулсанаар илэрхийлэгдэх ба ихэвчлэн Грек үсэг ню (ν)-гээр тэмдэглэгдэнэ. 

Энэ нь Рейнольдсийн тоог шинжлэхэд тохиромжтой ухагдахуун болох ба Рейнольдсын тоо нь инерцийн хүч ба зунгааралтын хүчний харьцаагаар тдорхойлогдоно.

Үүндe  нь ердийн уртын хэмжигдэхүүн байна.

 Эзлэхүүний зунгааралт 
Шахагдах шингэн нь шүргэх хүчдэлгүйгээр шахагдах эсвэл тэлэлтийн үед урсгалыг эсэргүүцэж буй дотоод үрэлтийн хэлбэрийг харуулна. Эдгээр хэлбэр бүхий хүчнүүд нь тэлэлт ба шахагдах утгатай σ гэж тэмдэглэгдэх эзлэхүүний зунгааралт эсвэл бөөмийн зунгааралт (bulk) заримдаа хоёрдогч зунгааралт гэж нэрлэгдэх хүчин зүйлээр холбогддог.

Хэрэв шингэн нь дуу ба цохилтын долгион гэх мэт шиг sагшин зуур тэлж эсвэл агших тохиолдолд бөөмийн зунгааралт нь маш чухал параметр болно. Бөөмийн зунгааралт нь Дууны сулралын Стокесийн хууль ёсоор эдгээр долгион дахь энергийн алдагдлыг тайлбарладаг.

Зунгааралтын тенсор

Ерөнхийдөө шингэн дахь хүчдэлүүд нь хугацааны турш дахь (зунгааралтын хүчдэл) деформацийн өөрчлөлтийн утга, тайван төлөвөөс зарим хэсгийн деформац (уян харимхайн хүчдэл) зэргээр илэрхийлэгдэнэ. Шингэний механикт тодорхойлолтоороо уян харимхайн хүчдэл нь зөвхөн гидростатикийн даралтыг агуулна.

Маш ерөнхий илэрхийлэлд шингэний зунгааралт нь шингэний гажилтын утга ба зунгааралтын хүчдэлийн хоорондын хамаарлаар илэрхийлэгдэнэ гэж үздэг. Шугаман зураглалын тодорхойлолтоор илэрхийлэгдэх Ньютоны шингэний загварт энэ хамаарал нь зунгааралтын тенсороор дүрслэгдэх ба үүнийг гажих утгын тенсороор (хурдны градиент) үржвэл зунгааралтын хүчдэлийн тенсорыг өгнө.

Зунгааралтын тенсор нь үл хамаарах 9 чөлөөний зэрэгтэй байна. Изотропи Ньютоны шингэний хувьд эдгээр нь хоёр үл хамаарах параметрээр буурах боломжтой. Ихэнхдээ тенсорын задаргаа нь хүчдэлийн зунгааралт μ болон бөөмийн зунгааралт σ  болно.

Нюьтоны ба Нюьтоны бус шингэнүүд
Зунгааралтын тухай Ньютоны хууль нь тогтоосон тэгшитгэл юм (Гукийн хууль, Фикийн хууль, Омын хууль гэх мэттэй адил). Өөрөөр хэлбэл энэ нь байгалийн хууль биш боловч маш ойролцоолсон байдлаар материалын шинж чанарыг илэрхийлж чадна.

Ньютоны хуулийн дагуу ажиллаж байгаа μ гэсэн зунгааралттай байгаа шингэн нь шүргэх хүчдэлээс хамааралтай байх бөгөөд Ньютоны шингэн гэж нэрлэгдэнэ. Хий, ус болон олон бусад ердийн шингэнүүдийг ердийн нөхцөлд Ньютоны шингэн гэж авч үзэж болох юм. Эдгээр шингэнтэй адил Ньютоны хуулиас ямар нэгэн байдлаар зөрдөг Ньютоны бус шингэнүүд байна. Тухайлбал:

Өтгөрөх шингэн, Сунах хүчдэл ихсэхэд зунгааралт нэмэгддэг.
Шингэрэх шингэн, Сунах хүчдэл ихэсхэд зунгааралт буурна.
Тихотропи шингэнүүд, шахах, зайлах, хутгах, сэгсрэх үед улам шингэрэх шингэн.
Реопектик шингэн, шахах, зайлах, хутгах, сэгсрэх үед улам өтгөрөх шингэн.
Бингамын пластик шингэн, бага даралтанд хатуу материал шиг, гэвч даралт өгөхөд урсамтгай чанартай болно.

Шингэрэх шингэнүүд нт маш элбэг байх ба тэдгээрийг тихотропи шингэнээс ялгаатай авч үзэх хэрэгтэй.

Аль ч шингэний хувьд зунгааралт нь температур болон найрлагаасаа хамаардаг. Хий эсвэл бусад шахагдах шингэний хувьд температураас хамаарах ба заримдаа даралтаас хамаарах тал бий.

Зарим шингэний зунгааралт нь бусад хүчин зүйлээс хамаарч болно. Тухайлбал соронзон реологийн шингэнүүд соронзон оронд орохдоо өтгөрч эхлэх ба хатуу материалын шинж чанарыг үзүүлнэ.

Хатуу бие дахь зунгааралт
Шингэний урсгалын үед гарах зунгааралтын хүчийг хатуу биеийн шахах, сунгахад үүсэх харимхайн хүчтэй адилтгаж болохгүй. Хүчдэл нь хатуу биеийн хувьд сунах хэв гажилттай хамааралтай бол, шингэнд хугацааны туршид шилжилиийн утгатай хамаатай байна. (Иймийн учир, Максвелл шингэнд түр зуурын налархай чанар байдаг гэж үзжээ.)

Гэхдээ ихэнх шингэн гэнэтийн хүчдэлд харимхай хатуу материал шиг шинж чанарыг үзүүлнэ. Эсрэгээрээ, ихэнх "хатуу бие" (боржин хүртэл) маш жижиг хүчдэлд ч гэсэн маш аажмаар шингэн шиг урсах боломжтой.  Эдгээр материал нь тухайн нөхцөлд харимхайн (деформацийн үйлчлэл) болон зунгааралтын (деформацийн утгын үйлчлэл) шинж чанарыг хамтад нь агуулах учир зунгаарсан чанар гэж нэрлэгдэнэ.

Үнэхээрийн зарим судлаачид шил, полимер гэх мэт материалыг шингэн шиг маш өндөр зунгааралттай байх учир аморф хатуу материал гэж нэрлэдэг (ж.н 1012 Па·с- ээс их).
.  Гэтэл бусад судлаачид энэ таамаглалыг няцааж ердийн хатуу материал урсахгүй байх хүчдэлийн хязгаарыг авч үзэх шаардлагатай гэж үздэг ба энэ нь шилний хувьд эргэлзээтэй байдаг.

Зунгаарсан хатуу нь хүчдэлийн зунгааралт болон бөөмийн зунгааралтыг хамтад нь харуулна. Сунасан зунгааралт нь уртсаж сунасан уян материалын хариу үйлдлийг илэрхийлэх шүргэх болон эзлэхүүний зунгааралтуудын шугаман хослол юм. Энэ хэмжигдэхүүн нь полимерийн шинж чанарт маш чухал ойлголт юм.

Геологид, зарим хөрс тэдгээрийн налархай шилжилтээс 3 дахин их байх зунгааралтын чанарыг харуулдаг ба тэднийг заримдаа Реид гэж нэрлэнэ.

Зунгааралтыг хэмжих

Зунгааралтыг өөр өөр төрлийн зунгааралт хэмжигч болон реометр - ээр хэмжинэ. Реометр нь зунгааралт хэмжигчээр хэмжих боломгүй, олон хүчин зүйлээс хамаарах зунгааралттай шингэнд хэрэглэгдэнэ. Шингэний температурыг тохиуулж хянах нь маш нарийн зунгааралтыг хэмжих үндэс болдог. Ялангуяа тосолгооний шингэнүүд 5 °C-ийн өөрчлөлтөнд 2 дахин их зунгааралтын утга харуулах жишээтэй.

Зарим шингэний хувьд зунгааралт нь шүргэх утгын өргөн хүрээнд тогтмол байж болно (Ньютоны шингэнүүд). Тогтмол зунгааралтгүй шингэнүүдийн (Ньютоны бус шингэн) зунгааралтын нэг тоогоор тодорхойлох боломжгүй. Ньютоны бус шингэнүүд нь шүргэх хүчдэл, шүргэх утгаас хамаарсан маш олон зунгааралтын утгуудийг өгнө.

Шингэний кинематик зунгааралтыг хэмжих хамгийн энгийн багаж нь зунгааралтыг хэмжих капиляр шил юм.

Бүрхүүл хальс хийдэг үйлдвэрт зунгааралтыг тусгай аягаар хэмждэг. Тэдгээрт Зан аяга, Фордын аяга- зэрэг хэрэглэгдэх ба үйлдвэр бүрт өөр байна. Цүлхэлтийн хугацаагаар /аягаар/ хэмжсэн зунгааралтын утгыг хөрвүүлэх тэгшитгэл ашиглан кинематик зунгааралтруу шилжүүлж болно (сантистокес, cСт).. BYK-Gardner GmbH

Зарим үйлдвэрт Стормерийн зунгааралт хэмжигчээр зунгааралтыг хэмжих ба энэ нь зунгааралтыг Кребийн нэгжээр (KU) тодорхойлно.

Чичиргээнт зунгааралт хэмжигч гэж байна. Сунасан зунгааралтыг реометрээр хэмжинэ. Бөөмийн буюу эзлэхүүний зунгааралтыг акустик реометрээр хэмжинэ. 

Нэгж

Динамик зунгааралт μ
Динамик зунгааралтын Си нэгж нь паскаль-секунд (Па·с), (энэ нь (Н·с)/м2, эсвэл кг/(м·с)) юм. Хэрэв 1 Па·с зунгааралттай шингэн хоёр зэрэгцээ хавтгайн гол байна гэж үзвэл нэг хавтгай нь 1 паскалийн шүргэх хүчдэлээр хажуу тийш түлхэгдэж нэг секундэд хоёр хавтгайн хоорондын зайтай тэнцүү зайг туулна гэсэн үг. 20 °C тай ус нь 0.001002 Па·с-ийн зунгааралттай байх бол ердийн моторын тосны зунгааралт 0.250 Па·с  гэсэн хэмжээстэй байна

Динамик зунгааралтын СГС физикийн нэгж нь поис (П) юм. Үүнийг Жеан Леонард Марие Поузиеллийн нэрийг мөнхөлж нэрлэсэн байна. Энэ нь Америкийн стандартад түгээмэл хэрэглэгдэх ба Сэнтипоис (cП) гэж тэмдэглэгдэнэ. 20 °C -тай ус нь 1.0020 cП гэсэн зунгааралттай байна.

1 П = 0.1 Па·с,
1 cП = 1 мПa·с = 0.001 Пa·с = 0.001 Н·с·м-2 = 0.001 кг·м-1·с-1.

Кинематик зунгааралт ν
Кинематик зунгааралтын Си нэгж нь м2/с юм.

СГС физик нэгжид кинематик зунгааралтын нэгж нь Стокесоор (Ст) тэмдэглэгдэнэ. Мөн л Георге Габриел Стокесийн дурсгалд зориулж ийнхүү нэрэлжээ. Үүнийг заримдаа сентиСтокесоор тэмдэглэнэ (cСт). АНУ-д Стокесийг дангаар нь хэрэглэнэ.
1 Ст = 1 cм2·с−1 = 10−4 м2·с−1.
1 cСт = 1 мм2·с−1 = 10−6 м2·с−1.
20 °C -тай ус нь 1 cСт гэсэн зунгааралттай байна.

Кинематик зунгааралтыг заримдаа моментын тархалт гэж нэрлэж ашиглах тал бий. Учир нь энэ нь дулаан тархалт, масс тархалт мэттэй адил төстэй физик хэмжигэдхүүн болно.

Шингэрэлт буюу өтгөрөлт
Зунгааралтын урвуу хэмжигдэхүүн нь шингэрэлт бөгөөд түүнийг ихэвчлэн φ = 1 / μ эсвэл F = 1 / μ гэж тэмдэглэнэ. Хэмжих нэгж нь урвуу поис (cм·с·гр−1) эсвэл ре гэнэ. Инженерийн практикт ховор хэрэглэгдэнэ. 

Шингэрэлтийн ухагдахуун нь идеал шийдлийн зунгааралтыг тодорхойлоход хэрэглэгддэг. Хоёр өөр  ба  гэсэн бүрэлдэхүүнүүд холилдох үед тэдгээрийн шингэрэлт нь

,

болох ба зунгааралтын эквивалент тэгшитгэл нь:

болно. Энд χa ба χb нь тус хольц бүрийн молийн фракцууд, μa болон μb нь тус бүрийн цэвэр зунгааралтууд болно.

Стандарт бус нэгж
Реун нь Британичуудын хэрэглэдэг динамик зунгааралтын нэгж юм.

Зунгааралтын индекс нь температураас хамааралтай кинематик зунгааралтын өөрчлөлтийг хэмжихэд хэрэглэгддэг. Энэ нь авто машины үйлдвэрлэлд тосолгооний шинж чанарыг тодорхойлоход хэрэглэгдэнэ.

Газрын тосны зарим компаниуд зунгааралтыг Саиболт хэмээх багажаар хэмжих Саиболт универсал секунд гэсэн (СУС)ASTM D 2161 (2005) "Standard Practice for Conversion of Kinematic Viscosity to Saybolt Universal Viscosity or to Saybolt Furol Viscosity", p. 1  нэгжээр тэмдэглэдэг байна. Харин СУС-ийг сентиСкотруу ASTM D 2161 гэсэн стандартад өгөгдсөн хүснэгтийн дагуу шилжүүлнэ. 

Молекул гаргалгаа
Системийн зунгааралт нь сиситем дахь хоёр молекулын харилцан үйлчлэлээр тодорхойлогдох боловч одоогоор яг таг тайлбарлах энгийн илэрхийлэл алга байна. Хамгийн энгийн гэж хэлж болох илэрхийлэл нь 1985 Эван болон Моррис нарын гаргасан Хугацааны шилжилтийг засварлах функц эсвэл шугаман шүргэх зунгааралтын хувьд Греен-Кобу хамаарал зэрэг болно. Гэсэн ч дээрх хоёр илэрхийлэл нь Молекул динамикийн компьютер тооцоололд зунгааралтыг тооцоход нарийн үр дүнгүүдийг өгнө.

Хийнүүд
Хийн зунгааралт нь цэвэр молекулуудын тархалтаас гаралтай. Хийн кинетик онол нь шингэний зунгааралтын шинж чанарыг ойролцоолоход тус болдог.

Онол хүчинтэй байгаа хүрээнд:
Зунгааралт нь даралтаас хамааралгүй ба
зунгааралт нь температурын өсөлттэй хамт өснө.

Ж.Максвелл 1866 онд хийн зунгааралтын талаар алдартай өгүүллээ хэвлүүлсэн байдаг. Яагаад зунгааралт нь даралтаас үл хамааралтай вэ гэдгийг ойлгохын тулд А ба В гэсэн зэрэгцээ хоёр хязгаарын үеийг авч үзэх хэрэгтэй. Хийн дотоод үрэлт нь (зунгааралт) момент тархалтаас үүдэлтэй В үерүү нэвтрэн орж байгаа А үеийн бөөмийн магадлалаар тодорхойлогдоно. Максвеллийн тооцоолол нь зунгааралтын коэффициент нь нягттай, дундаж чөлөөт мөртэй, атомын дундаж хурдтай пропорциональ гэдгийг харуулдаг. Өөрөөр хэлбэл, чөлөөт дундаж мөр нь нягттай урвуу хамааралтай. Даралтын нэмэгдлээр бий болох нягтын нэмэгдэл нь зунгааралтыг өөрчилж чадахгүй.

Тархах эгэл хэсгийн дундаж чөлөөт мөртэй холбогдох нь
Тархалттай холбогдоход кинематик зунгааралт нь шингэрсэн материалын массын тархалтыг ойлгоход чухал үүрэг гүйцэтгэнэ. Зунгааралт нь шүргэх хүчдэлтэй мөн шингэний шүргэх утгатай хамааралтай ба шүргэх утга нь бөөмийн тархалт, дундаж чөлөөт мөртэй λ хамааралтай байна.

Шингэний механикаасfНьютоны шингэний хувьд өөртэйгээ зэрэгцээ хөдөлж байгаа хавтгайн нэгж талбай дээрх шүргэх хүчдэл τ нь ут талбайд пердендукляр байх зай хурдны өөрчлөлтийн харьцаагаар

гэж тодорхойлогдно. Хэвтээ тэнхлэгийн хувьд Х-Z хавтай дээр.
Бид μ -г хэрхэн λ-тай холбогдохыг харуулж дээрх тэгшитгэлийг гаргана. 

Шүргэх хүчдэлийг нэгж хугацаан дахь моментын өөрчлөлтөөр илэрхийлбэл p нэгж A (моментын цүлхэлтийн утга) талбайд дурын гадаргууд 

байх ба  нь х тэнхлэгийн дагуух дундаж хурд болно.

Цаашдын боловсруулалт нь, pp. 23–26.

 болно. 
 молекулуул 0 ба λ (тэнцүү түгээгдсэн молекул) гэсэн зайнд тэнэх ба тэдгээрийн дундаж хурд нь зайтай шугаман өөрчлөлттэй байна гэдгийг өмнөхөөр илэрхийлж болно (λ-ийн бага утгад ямагт үнэн). Эндээс:

гэж гарах ба
 нь гадаргыг цохих шингэний массын утга,
ρ шингэний нягт,
ū молекулын дундаж хурд (),
μ динамик зунгааралт зэрэг болно.

Хийн зунгааралтанд температурын нөлөөлөл
Сутерландын томьёо нь идеаль хийн динамик зунгааралтыг температураас хамааралтай байхаар илэрхийлнэ:Smits, Alexander J. and Dussauge, Jean-Paul (2006) Turbulent shear layers in supersonic flow, Birkhäuser, ISBN 0-387-26140-0 p. 46

Энэ нь

-тэй тэнцүү байх ба    нь хийн хувьд тогтмол байна. 

Сутерландийн томьёонд
μ = Т өгөгдсөн температур дахь динамик зунгааралт (Па·с эсвэл μПa·с),
μ0 = жишиг температур дахь жишиг зунгааралт
T   = өгөгдсөн температур (келвин),
T0 =жишиг температур (келвин),
C = Авч үзэж байгаа шингэний/хийн Сутерландын тогтмол.

Энэ томьёо нь температурын 0 < T < 555 K хүрээнд, даралтын алдаа 10% , даралтын утга 3.45 MPa -аас бага байхад хүчинтэй. 

Зарим хийн хувьд Сутерландийн тогтмол болон λ -ийн утгуудийг дараах хүснэгтээс авч болно. 
 Gas C 
[K] T0 
[K] μ0 
[μPa s] λ
[μPa s K-1/2] air 120 291.15 18.27 1.512041288 nitrogen 111 300.55 17.81 1.406732195 oxygen 127 292.25 20.18 1.693411300 carbon dioxide 240 293.15 14.8 1.572085931 carbon monoxide 118 288.15 17.2 1.428193225 hydrogen 72 293.85 8.76 0.636236562 ammonia 370 293.15 9.82 1.297443379 sulfur dioxide 416 293.65 12.54 1.768466086 helium 79.4 273 19Viscosity of liquids and gases. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu 1.484381490

Шингэрүүлсэн хийн зунгааралт
Чапман-Энскогийн тэгшитгэл нь шингэрүүлсэн хийн хувьд зунгааралтыг тооцоход хэрэглэгдэж болох юм. Энэ тэгшитгэл нь хагас онолын нөхцлийг ашигласан байдаг. Тэгшитгэл нь гурван ширхэг туршилтын параметрийг шаардана. Мөргөлдөөний параметр (σ), Больцманы тогтмолд хуваагдсан татах хамгийн их энерги (є/к) ба мөргөлдөөний интеграл (ω(T*)) зэрэг юм.

энд
T* = κT/ε — багасгасан температур (хэмжээсгүй),
μ0 = шингэрүүлсэн хийн зунгааралт (μПa.с),
M = моллийн масс (гр/моль),
T = Температур (K),
σ =мөргөлдөөний диаметр (Å),
ε / κ = Больцманы тогтмолд хуваагдсан татах хамгийн их энерги (K),
ωμ = мөргөлдөөний интеграл зэрэг байна. 

Дуслын шингэнүүд
Шингэн буу дусал үүсгэх боломжтой шингэнд молекул хоорондын нэмэлт хүч маш чухал болж ирнэ. Энэ нь цаашид шүргэх хүчдэлийн утгад нөлөөлөх ба их маргаантай асуудал юм. Тэгэхээр шингэний хувьд:

Зунгааралт нь даралтаас үл хамаарах (маш өндөр даралтанд өөр болно); ба
Зунгааралт нь температур өсөхөд буурах хандлагатай (тухайлбал, усны зунгааралт нь  0 °C аас 100 °C-ын температурт тус бүр 1.79 cП ба 0.28 cП гэсэн утгатай байна).

Шингэний динамик зунгааралт нь хийн динамик зунгааралтаас хэдэн эрэмбээр их утгатай байна.

Холигдсон шингэний зунгааралт
Хоёр ба түүнээс олон шингэний хольцын зунгааралтыг Рефутасын тэгшитгэл ашиглан олно. Тооцоолол нь дараах гурван алхамд гүйцэтгэгдэнэ. 

Эхний алхам нь хольцийн бүрдүүлэгч бүрт зунгааралтын холигдолтын тоог (VBN) (мөн холигдолтын индекс гэж нэрлэж болно)

(1)  

гэж тодорхойлох ба энд кинематик зунгааралт нь сентиСтокесийн нэгжээр (cСт) байна. Бүх зунгааралтууд ижил температурт хэмжигдсэн эсхүл тооцогдсон байх ёстой.

Дараагийн алхам нь хольцын хувьд VBN -ийг

(2)  

гэж тогтоох явдал ба xX нь хольцын хувьд бүрдүүлэгчүүдийн массын фракц юм.

Нэгэнт хольцын зунгааралтын холигдолтын тоо олдсон бол сүүлчийн алхам нь тэгшигэл (1) ээс ν тодорхойлох ажил болно.

(3)  

энд VBNBlend хольцын зунгааралтын холигдолтын тоо болно.

Түгээмэл бодисын зунгааралт

Агаар
Агаарын зунгааралт нь температураас хамаарна. 
15 °C-тай үед агаарын зунгааралт 1.81 кг/(м·с), 18.1 μПаa.с эсвэл 1.81 Пa.с байна. Харин 15 °C үед кинематик зунгааралт нь 1.48 м2/с эсвэл 14.8 cСт байна. 25 °C үед зунгааралт нь 18.6 μПa.с ба кинематик зунгааралт 15.7 cСт байна. Тепмератураас хамаарсан зунгааралтын функцаас зунгааралтыг мөн олж болно Хийн зунгааралт тооцогч. 

Ус
Усны динамик зунгааралт нь 25 °C хэмтэй үед 8.90 × 10−4 Па·с эсвэл 8.90 × 10−3 дин·с/cм2.
Ус нь 25 °C-т 0.0091 поис зунгааралттай ба 20 °C-т 1 сэнтиПоис зунгааралттай байна.
Температурын функцаар илэрхийлбэл T (K): (Пa·с) = A × 10B/(T−C)
ба энд A=2.414 × 10−5 Пa·с ; B = 247.8 K ; ба C = 140 K байна.

Буцлах цэг хүртэлх өөр өөр температуртай үеийн усны зунгааралтыг доорхи хүснэгтэнд өгөв.

Temperature
[°C]Viscosity 
[mPa·s]101.308201.002300.7978400.6531500.5471600.4658700.4044800.3550900.31501000.2822

Бусад бодисууд


Бусад Ньютоны шингэний зунгааралтуудыг дараах хүснэгтээр өгөв:

+ 100 kПa даралттай үед зунгааралт [μПa·с]Gas at 0 °C (273 K) at 27 °C (300 K)air17.418.6hydrogen8.49.0helium20.0argon22.9xenon21.223.2carbon dioxide 15.0methane11.2ethane9.5

+Янз бүрийн хольц, нэгдмэл шингэний хувьд зунгааралтFluid Viscosity 
[Pa·s] Viscosity
[cP]blood (37 °C)(3–4)3–4honey2–102,000–10,000molasses5–105,000–10,000molten glass10–1,00010,000–1,000,000chocolate syrup10–2510,000–25,000molten chocolate*45–13045,000–130,000ketchup*50–10050,000–100,000lardpeanut butter*shortening*
+Шингэний зунгааралт(25 °C -тай үед)Liquid :Viscosity 
[Pa·s]Viscosity
[cP=mPa·s]acetonebenzenecastor oilcorn syrupethanolethylene glycolglycerol (at 20 °C)HFO-380mercurymethanolmotor oil SAE 10 (20 °C)motor oil SAE 40 (20 °C)nitrobenzeneliquid nitrogen @ 77Kpropanalolive oilpitchsulfuric acidwater
+Хатуу материалын зунгааралтSolidViscosity 
[Pa·s]Temperature
[K]asthenosphere900 °Cupper mantle(0.7-1.0)1300-3000 °Clower mantle(1.0-2.0)3000-4000 °C

* эдгээр шингэнүүд нь маш өндөр зунгааралттай Ньютоны бус шингэнүүд юм.

тэмдэглэл: Өндөр зунгааралттай гэдэг нь өтгөн шинж чанартайг харуулна. 

Зуурмагийн зунгааралт /булинга/
300px|thumb|Эйнштэйн Симха, Томас, ба Китано нарын тэгшитгэлээс тодорхойлсон харьцангуй зунгааралт μr -ын графикууд 
Булинга хэмээх нэршил нь шингэн ба хатуу бодисуудын холимогыг илэрхийлэх ба заримдаа шингэрэлтийг илэрхийлнэ. Булингын зунгааралт нь шингэн фазын зунгааралттай харьцангуйгаар талбарлагдана:

энд μs ба μl булинга ба шингэний динамик зунгааралтууд (Пa·с), ба μr харьцангуй зунгааралт (хэмжээсгүй) болно.

Хатуу хэсгийн концентариц болон фракцаас хамаарч хатуу хэсгийн эзлэхүүний фракцаас ɸ хамаарсан хэд хэдэн харьцангуй зунгааралтыг илэрхийлэх загварууд байна.

Нарийн ширхэглэлтэй хатуу хэсэг хэт бага концентарицтай байвал Эйнштэйний тэгшитгэл хэрэглэгдэж болох:

Харин өндөр концентарицтай үед Гут болон Симха нарын дэвшүүлсэн засвартай тэгшитгэл ашиглагдах ба энэ нь хатуу хэсгүүдийн хоорондох харилцан үйлчлэлийг авч үзнэ:

Цаашилбал энэ тэгшитгэл нь Томас -аар засварлагдаж туршилтын өгөгдөлтэй тохируулагдан

болох ба энд A = 0.00273 ба B = 16.6 байна.

Өндөр шүргэх хүчдэлүүдтэй үед (1 kПa-аас дээш), Китано нарын боловсруулсан тэгшитгэл хайлмал полимерын

гэж итэгшитгэл ашиглагдах ба гөлгөр ширхэглэлтэй үед А = 0.68 байна. 

Аморф материалын зунгааралт
300px|thumb|Ердийн шилний зунгааралтын муруй.

Аморф материал дахь шингэний зунгааралт (тухайлбал шилнүүд ба хайлшууд) дулааны процессоор идэвхиждэг:

энд Q идэвхижүүлэх дулааны энерги, T нь температур, R нь хийн молийн тогтмол ба A нь ойролцоолсон тогтмол юм.

Аморф материал дахь зунгааралдсан урсгал нь Аррениусын төрлийн шинж чанараас гажсан характеристиктай байна: Q нь бага температур (шилэн төлөв) дахь өндөр QH утгаас их температурт (шингэн төлөв) бага QL утга хүртэлх өөрчлөлт. Энэ өөрчлөлтөөс хамаарч, аморф материал нь дараах байдлаар ангилагдана. 

хүчтэй: QH − QL < QL эсвэл
хэврэг: QH − QL ≥ QL.

Аморф материалын хэврэгшилт нь Доремусын хэврэгшилтийн харьцаагаар тооцогдох:

ба хүчтэй, хатуу материалд RD < 2 байх бол хэврэг материалд RD ≥ 2 байна.


Аморф материалын зунгааралт нв хоёр експоненттой функцаар яг таг тодорхойлогдоно:

Энд A1, A2, B, C ба D нь аморф материалын барьцалдалтын термодинамик шинж чанартай холбооттой байна.

Шилний шилжилтийн температураас холгүй Tg дээрх тэгшитгэл нь Вогел-Фулчер-Тамманн (VFT) тэгшитгэлээр ойролцоологдоно.

Хэрэв температур нь шилний шилжилтийн температураас нилээд бага бол T  Tg хоёр экспонент тэгшитгэл нь Арренуисын төрлийн тэгшитгэлээр,

гэж илэрхийлэгдэх ба энд

мөн Hd нь эвдэрсэн барьцалдалтын бүрэлдэлтийн энтальпи (тэмдэглэхдээ configuron s) ба Hm нь тэдгээрийн хөдөлгөөний энтальпи болно. Хэрэв температур нь шилний шилжилтийн температураас бага бол, T < Tg, зунгааралтын идэвхижүүлэх энерги нь өндөр байна. Яагаад гэвэл аморф материалууд шилэн төлөвт байхдаа тэдгээрийн барьцалдалт нь эвдрээгүй байдаг.

Хэрэв температур нь шилний шилжилтийн температураас өндөр бол T  Tg хоёр экспонент тэгшитгэл нь Аррениусын төрлийн тэгшитгэлээр:

байх ба энд

мөн температур нь шилний шилжилтийн температураас их бол T > Tg аморфи материалууд нь хайлмал тэдгээрийн барьцалдалт нь эвдэрсэн, хөнгхөн урсамтгай болсон байх учир зунгааралтын идэвхижүүлэх энерги нь бага байна.

Хуйлралтын зунгааралт
Шингэний урсгалын турбулент судалгаанд ерөнхийдөө бага хэмжээтэй хуйлралтууд (эсвэл хуй угалзууд) -ийг ялгасаж үзэх ба том хэмжээст хуйлралтуудыг тооцож хуйлралтын зунгааралт хэмээхийг авч үзнэ. Энэ нь бага хэмжээстэй урсгалд энергийн сарнилт болон зөөгдөлтийг тодорхойлдог (том хуйлралтын симуляци гэдгийг үзэх). Далайн циркуляцийн загварчлалд хэрэглэгдэх хуйлралтын зунгааралтын утгыг 5×104 -аас 106 Пa·с хооронд тооцооны торны нарийвчлалаас хамааруулж авна. 

Мөн үзэх
Deborah number  
Dilatant  
Herschel–Bulkley fluid
Hyperviscosity syndrome
Intrinsic viscosity
Inviscid flow
Morton number
Relative viscosity
Reyn
Reynolds number
Trouton's ratio
Two-dimensional point vortex gas
Viscoelasticity
Viscosity index
Joback method (estimation of the liquid viscosity from molecular structure)
Microviscosity
Rheology
Superfluid helium-4
Stokes flow

Лавлахууд

Цааш унших
 Hatschek, Emil (1928). The Viscosity of Liquids. New York: Van Nostrand. .

Гадаад линк

Fluid properties High accuracy calculation of viscosity and other physical properties of frequent used pure liquids and gases.
Gas viscosity calculator as function of temperature
Air viscosity calculator as function of temperature and pressure
Fluid Characteristics Chart A table of viscosities and vapor pressures for various fluids
Gas Dynamics Toolbox Calculate coefficient of viscosity for mixtures of gases
Glass Viscosity Measurement Viscosity measurement, viscosity units and fixpoints, glass viscosity calculation
Kinematic Viscosity conversion between kinematic and dynamic viscosity.
Physical Characteristics of Water A table of water viscosity as a function of temperature
Vogel–Tammann–Fulcher Equation Parameters
Calculation of temperature-dependent dynamic viscosities for some common components
"Test Procedures for Testing Highway and Nonroad Engines and Omnibus Technical Amendments". United States Environmental Protection Agency
Artificial viscosity

Ангилал:Бодисын шинж чанар
Ангилал:Физик тоо хэмжээний төрөл
Ангилал:Реологи
Ангилал:Шингэний механик