Strömungen nicht‐newtonscher Flüssigkeiten

Nicht‐newtonsche Flüssigkeiten wie Kunststoffschmelzen oder Polymerlösungen heben sich von newtonschen Flüssigkeiten im wesentlichen durch drei Merkmale ab: Sie besitzen nichtlineare Fließeigenschaften; in einer Scherströmung sind die Normalspannungen in verschiedenen Richtungen verschieden groß; und unter instationären Bedingungen treten neben viskosen auch elastische Stoffeigenschaften hervor, die mit einem Erinnerungsvermögen (Gedächtnis) der Flüssigkeit verknüpft sind. Da im Gegensatz zur klassischen Hyxdrodynamik die wirksamen Stoffeigenschaften entscheidend von der Strömungsform abhängen, sind kinematische Betrachtungen erforderlich, um die jeweils adäquaten Stoffgleichungen bereitzustellen, bevor eine Strömung im Detail analysiert werden kann. Am weitesten ist die Theorie für sogenannte viskosimetrische Strömungen entwickelt, die durch die Fließfunktion allein kontrolliert werden. Dies wird am Beispiel der Strömung in einer Reibungspumpe erläutert. Normalspannungserscheinungen, die sich in einer Sekundärsströmung äußern, Können durch eine Theorie für langsame und langsam veränderliche Strömungen erfaßt werden. Sie führt auf Potential‐ und Bipotential‐probleme, denen jeweils ein Minimalprinzip zugeordnet werden kann. Der Einfluß des Gedächtnisses wird anhand einer peristaltischen Strömung diskutiert.