図2.せん断応力とせん断ひずみ速度の関係。

図 2 は式 3 をグラフで表したもので、せん断応力下での固体と液体の異なる挙動を示しています。

粘度はセンチポアズ (Pa.s または Ns/m) で表されます。²).

流体の運動に関する多くの問題では、粘度はμ/p (力に依存しない) の形式で密度とともに表示され、動粘度として知られる単一の項 v を使用するのが便利です。

重油の ν の値は 900 x 10 に達する場合があります。^-6m²/sであるのに対し、比較的粘度が低い水の場合、15℃ではわずか1.14×10?m2/sです。液体の動粘度は温度の上昇とともに減少します。室温では、空気の動粘度は水の約 13 倍です。

表面張力と毛細管現象

注記：

凝集力とは、類似した分子が互いに持つ引力のことです。

接着とは、異なる分子が互いに持つ引力のことです。

表面張力は、蛇口で水滴を浮遊状態に保つこと、容器の縁より少し上まで液体を満たしてもこぼれないこと、または液体の表面に針を浮かせることを可能にする物理的特性です。これらすべての現象は、別の混ざらない液体または気体に隣接する液体の表面での分子間の凝集によるものです。あたかも表面が弾性膜で構成されており、均一に応力がかかり、表面領域が常に収縮する傾向があるかのようです。したがって、液体中の気体の泡や大気中の水滴はほぼ球形であることがわかります。

自由表面の仮想線を横切る表面張力は、線の長さに比例し、線に垂直な方向に作用します。単位長さあたりの表面張力はmN/mで表されます。その大きさは非常に小さく、室温で空気と接触している水では約 73 mN/m です。表面テンがわずかに減少していますi温度の上昇とともにオンになります。

水力学のほとんどの用途では、関連する力は静水圧や動的な力に比べて一般に無視できるため、表面張力はほとんど重要ではありません。表面張力は、自由表面が存在し、境界寸法が小さい場合にのみ重要です。したがって、水力モデルの場合、プロトタイプでは重要ではない表面張力の影響がモデルの流れの挙動に影響を与える可能性があるため、結果を解釈する際にはシミュレーションにおけるこの誤差の原因を考慮する必要があります。

表面張力の影響は、大気に開放された小口径のチューブの場合に非常に顕著です。これらは、実験室の圧力計チューブの形をとることもあれば、土壌の開いた細孔の形をとることもあります。たとえば、小さなガラス管を水に浸すと、図 3 に示すように、水が管内で上昇することがわかります。

チューブ内の水面、またはメニスカスと呼ばれる面は、上向きに凹んでいます。この現象は毛細管現象として知られており、水とガラスの接線方向の接触は、水の内部凝集力が水とガラスの接着力よりも小さいことを示しています。自由表面に隣接するチューブ内の水の圧力は大気圧よりも低くなります。