Rheological properties of elastic-visco-plastic liquid

A model for the motion of a compressible elastic-viscous-plastic fluid in a round pipe is proposed. The main indicators of the flow, volume flow and speed are obtained. Numerous hydrodynamic processes are associated with the properties of liquids. It is known that the mechanical and physical properties of liquids can be described by various models. Various models have been proposed that partially describe the processes of hydromechanics. The proposed model makes it possible to qualitatively describe the deformation processes that occur in various systems. To describe a closed theory of motion of a continuous medium and, in particular, between stress and strain, it is necessary to have a mechanical model. From the literature analysis it is known that there are simple models, which include elastic, viscous and plastic. At the same time, it should be noted that the mechanical model partially shows the mechanical state of the elastic body in the form of Hooke's law. Practice shows that there are more complex liquids that do not obey this law. One of these fluids is an elastic-viscousplastic fluid. In this work, a model is proposed that describes the elastic-viscous-plastic properties of liquids, which sequentially connects the elastic and viscous-plastic elements. For such a medium, the total resistance will be the sum of the stress corresponding to the elastic deformation and the stress caused by the viscous-plastic resistance. Based on the proposed model, an equation is obtained taking into account the coefficient of volumetric elastic expansion, and an equation is obtained for determining the velocity distribution over the pipe section and volume flow for a given liquid. Calculations have shown that with an increase in compressibility, the flow rate of the liquid partially increases, which in some practical cases produces a positive effect.

W artykule zaprezentowano model ruchu ściśliwej cieczy sprężysto-lepkoplastycznej w rurze o przekroju okrągłym. Uzyskano główne wskaźniki przepływu, przepływu objętościowego i szybkości. Liczne procesy hydrodynamiczne są związane z właściwościami cieczy. Wiadomo, że właściwości mechaniczne i fizyczne cieczy można opisać za pomocą różnych modeli. Zaproponowano modele, które częściowo opisują procesy mechaniki cieczy. Przedstawiony model umożliwia jakościowy opis procesów odkształcenia zachodzących w różnych systemach. Model mechaniczny jest konieczny do opisania zamkniętej teorii ruchu ośrodka ciągłego, w szczególności pomiędzy naprężeniem i odkształceniem. Z analizy literatury wiadomo, że istnieją proste modele obejmujące ciecze sprężyste, lepkie i plastyczne. Należy jednocześnie zauważyć, że model mechaniczny częściowo przedstawia stan mechaniczny ciała sprężystego, wykorzystując prawo Hooke’a. Praktyka pokazuje, że istnieją ciecze bardziej złożone, niezachowujące się zgodnie z tym prawem. Jednym z takich płynów jest płyn sprężysto-lepkoplastyczny. W niniejszej pracy zaproponowano model opisujący właściwości sprężysto-lepkoplastyczne cieczy, który sekwencyjnie łączy elementy sprężyste i lepkoplastyczne. W przypadku takiego ośrodka opór całkowity jest sumą naprężenia odpowiadającego odkształceniu sprężystemu i naprężenia spowodowanego przez opór lepkoplastyczny. Na podstawie zaproponowanego modelu uzyskano równanie uwzględniające współczynnik objętościowej rozszerzalności sprężystej, a także uzyskano równanie do określenia rozkładu szybkości na przekroju rury oraz przepływu objętościowego dla danej cieczy. Obliczenia pokazały, że ze wzrostem ściśliwości szybkość przepływu cieczy częściowo wzrasta, co w pewnych praktycznych przypadkach daje pozytywny efekt.