دانلود پروژه تجزیه و تحلیل رفتار ویسکوالاستیک آمیزه های پلیمری

دانلود پروژه تجزیه و تحلیل رفتار ویسکوالاستیک آمیزه های پلیمری 

1-1 تاريخچه پيدايش رئولوژی[1] 

نيوتن[2] (1727-1642) اولين فردي بود كه برای مدل كردن سيالات با آنها برخوردی كاملاً علمی نمود. وی در قانون دوم مقاومت خود، كل مقاومت يك سيال را در برابر تغيير شكل (حركت) نتيجه دو عامل زیر دانست:

الف) مقاومت مربوط به اينرسی (ماند) سيال

ب) مقاومت مربوط به اصطكاك (لغزش ملكولها یا لايه‌های سيال بر هم‌ديگر)

و در نهايت قانون مقاومت خود را چنين بيان نمود: «در يك سيال گرانرو[3]، تنش مماسی (برشی) متناسب با مشتق سرعت در جهت عمود بر جهت جريان است.»

در اواخر قرن نوزدهم علم مكانيك سيالات شروع به توسعه در دو جهت كاملاً مجزا نمود.
از يك طرف علم تئوری هيدروديناميك كه با معادلات حركت اولر[4] در مورد سيال ايده‌آل فرضی شروع می ‌شد، تا حد قابل توجهي جلو رفت. اين سيال ايده‌آل، غير قابل تراكم و فاقد گرانروي و كشساني (الاستيسيته) در نظر گرفته شد. هنگام حركت اين سيال تنشهای برشی وجود نداشته و حركت كاملاً بدون اصطكاك است. روابط رياضي بسيار دقيقي براي اين نوع سيال ايده‌آل در حالتهاي فيزيكي مختلف بدست آمده است. بايد خاطر نشان نمود كه، نتايج حاصل از علم كلاسيك هيدروديناميك در تعارض آشكار با نتايج تجربي است (بخصوص در زمينه‌هاي مهمي چون افت فشار در لوله‌ها و كانالها و يا مقاومت سيال در برابر جسمي كه در آن حركت مي‌نمايد). لذا اين علم از اهميت عملي زيادي برخوردار نگشت. به دليل فوق مهندسين كه به علت رشد سريع تكنولوژي نيازمند حل مسائل مهمي بودند، تشويق به توسعه علمي بسيار تجربي، بنام هيدروليك شدند. علم هيدروليك بر حجم انبوهي از اطلاعات تجربي متكي بود و از حيث روشها و هدفهايش، با علم هيدروديناميك اختلاف قابل ملاحظه‌اي داشت.

در شروع قرن بيستم دانشمندي بنام پرانتل[5] نشان داد كه چگونه مي‌توان اين دو شاخه ديناميك سيالات را به يكديگر مرتبط نمود و با اين كار به شهرت رسيد. پرانتل به روابط زيادي بين تجربه و تئوري دست يافت و با اين كار توسعة بسيار موفقيت‌آميز مكانيك سيالات را امكان‌پذير نمود. البته قبل از پرانتل نيز بعضي از محققين بر اين نكته اشاره كرده بودند كه اختلاف بين نتايج
 هيدرو ديناميك كلاسيك و تجربه در بسياري از موارد به دليل صرف نظر كردن از اصطكاك سيال است.

علاوه بر اين، از شناخت معادلات حركت سيالات با در نظر گرفتن اصطكاك )معادلات ناوير- استوكس[6]( مدت زماني سپري مي‌‌شد. اما به دليل مشكلات حل رياضي اين معادلات در آن زمان (باستثناي موارد خاص)،در برخورد تئوريك با حركت سيالات گرانرو عقيم مانده بود. در مورد دو سيال بسيار مهم يعني آب و هوا، نيروي ناشي از لغزش لايه‌هاي سيال بر يكديگر (گرانروي آب
 N.S/_m^23-10×1 و گرانروي هوا N.S/_m^23-10×5/2) در مقايسه با ساير نيروها (نيروي ثقل و فشار، N/_m² 10⁵) قابل اغماض مي‌باشد. بنابراين مي‌توان پي برد كه چرا درك تأثير عامل مهمي همچون نيروي اصطكاك بر حركت سيال در تئوري كلاسيك تا اين حد مشكل بوده است. در مقاله‌اي تحت عنوان سيالات با اصطكاك بسيار كم كه قبل از كنگره رياضيات در هيدلبرگ[7] در 1904 قرائت گرديد، پرانتل نشان داد كه مي‌توان جريانات گرانرو را با شيوه‌اي كه داراي اهميت عملي زيادي است به دقت تجزيه و تحليل نمود. با استفاده از اصول تئوريك و برخي آزمايشهاي ساده پرانتل اثبات نمود كه جريان سيال اطراف يك جسم جامد را مي‌توان به دو ناحيه تفكيك نمود:

1- لايه بسيار نازك در مجاورت جسم (لايه مرزي) كه در آن اصطكاك نقش مهمي را بازي مي‌كند.

2- ناحيه دورتر از سطح جسم كه در آن اصطكاك قابل اغماض است.