Молекулярно-кинетическая модель возникновения касательных напряжений в простых жидкостях в широком интервале градиентов скоростей сдвига
Мартынов О. В., Тетерин Е.П.
Ковровская государственная технологическая академия, г. Ковров
Жидкость рассматривается как молекулярная система, состоящая из двух структур: упорядоченных элементов элементарных ячеек и неупорядоченного массива молекул, между которыми устанавливается динамическое равновесие. При этом время существования отдельной молекулы в ячейке (время оседлой жизни) много больше времени нахождения молекулы в неупорядочном состоянии. Сила, действующая на молекулу в ячейке, при сдвиге ее относительно положения равновесия, определяется на основе потенциала Леннард-Джонса с усреднением по быстрым колебаниям молекул ячейки около положения равновесия и по возможным угловым смещениям. При наличии малого, за время оседлой жизни, сдвига между слоями зависимость между силой действующей на молекулу и величиной ее смещения от положения равновесия принимается линейной. При больших градиентах скорости это условие нарушается и сила, действующая на молекулу, достигает предельных значений.
Эти представления позволяют определить коэффициент сдвиговой вязкости через коэффициент сдвиговой упругости жидкости, время оседлой жизни молекулы и среднее расстояние между слоями жидкости. Появляется возможность обосновать существование предельных касательных напряжений при сдвиге в простых жидкостях и определить их величины, а также условие достижения предельных касательных напряжений.