Newtonsches Fluid


Newtonsches Fluid

Ein newtonsches Fluid (nach Isaac Newton) ist eine Flüssigkeit oder ein Gas, dessen erster Normalspannungskoeffizient Ψ1 verschwindet. Als Folge ist die Scherspannung (auch Schubspannung) τ proportional zur Verzerrungsgeschwindigkeit (besser Schergeschwindigkeit) \mathrm{d}\,u/\mathrm{d}\,y. Der Umkehrschluss gilt im Allgemeinen aber nicht. Somit existieren Fluide mit konstanter Viskosität, die aber nicht zu den newtonschen Fluiden zählen (z.B. Boger-Fluid).

Der lineare Zusammenhang ist gegeben durch

 \tau = \eta {\frac{\mathrm{d}\,u}{\mathrm{d}\,y}} ;

hierbei ist u die Strömungsgeschwindigkeit parallel zur Wand und y die Ortskoordinate normal zur Wand. Die Proportionalitätskonstante η wird auch als dynamische Viskosität bezeichnet. Newtonsche Fluide sind z. B. Wasser, Luft, viele Öle und Gase. Die Bewegung der newtonschen Fluide wird durch die Gleichungen von Navier-Stokes beschrieben.

Die meisten im Alltagsbereich bekannten Flüssigkeiten verhalten sich in diesem Sinne, das heißt, ihre Viskosität bleibt unabhängig von der Fließgeschwindigkeit gleich; sie fließen unabhängig von äußerer Krafteinwirkung. Abweichend verhalten sich nichtnewtonsche Fluide wie beispielsweise Blut oder Teig, die ein nichtproportionales, sprunghaftes Fließverhalten (siehe Rheologie) zeigen.


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