Stromung nicht-newtonscher Medien

1.1 Allgemeines In der Stromungslehre befassen wir uns mit der Mechanik fluider Medien (Flussigkeiten und Gase). Dabei verstehen wir unter fluiden Medien Stoffe, die einer Scherbeanspruchung, und sei sie noch so klein, stets durch Bewegung nachgeben. Im Ruhezustand konnen fluide Medien nur Normalspannungen uber- tragen. Die "e;klassische"e; Technische Stromungslehre betrifft im wesent- lichen fluide Medien, deren Widerstand gegenuber einer Scher- beanspruchung entweder verschwindend klein ist ("e;ideale Fluide"e;) oder zahe Medien, deren Widerstand sich proportional zur Schergeschwindigkeit verhalt ("e;Newtonsche Medien"e;). Berucksichtigt man dieses Flieverhalten in der Bewegungs- gleichung, so erhalt man im Fall idealer Fluide die Eulersche, im Fall der newtonschen Fluide die Navier-Stokesschen Glei- chungen. Fur bestimmte, mehr oder weniger einfache Stromungs- falle sind analytische Losungen dieser Gleichungen bekannt. Nun hat man es in den technischen Anwendungen, insbesondere in der Verfahrenstechnik, haufig mit zahen Fluiden zu tun, deren Flieverhalten in oft komplizierter Weise von der einfachen, das newtonsche Fluid charakterisierenden Proportionalitat zwischen Scherspannung und Schergeschwindigkeit abweicht. Das Flieverhalten solcher Medien heit ganz allgemein "e;nicht- newtonisch"e;; man spricht dann von nicht-newtonschen Fluiden. Dazu gehoren Polymerschmelzen, Polymerlosungen, Glasschmelzen, Farben, Lacke, Elastomere, Wachse, Ole, Fette sowie vielerlei Emulsionen und Suspensionen. Besonderes Interesse gilt in neuerer Zeit biologischen Flussigkeiten, wie z.B. Blut, Gelenkflussigkeiten, Sputum, Proteinlosungen.