ناپایداری سافمن-تیلور در لاپونایت
چکیده
ناپایداری سافمن-تیلور را برای لاپونایت و نیز یک سوسپانسیون دیگر، یعنی گِل رُس، بررسی کردیم. قانون دارسی را برای آنها از طریق اندازه گیری سرعت شارش شاره و نیز گرادیان فشار از روی فیلم تهیه شده از آزمایش ها آزمودیم. برای لاپونایت هیچ کدام از آزمایش ها رابطه خطی بین سرعت و گرادیان فشار، به گونه ای که در سیالات نیوتونی وجود دارد، را نشان ندادند. سپس وشکسانی را با کمک قانون دارسی و از روی شیب خط نمودار مربوط به آن بدست آوردیم. تابع تغییرات وشکسانی و نیز تنش برشی را به کمک قانون دارسی تعمیم یافته و بر حسب آهنگ برش بدست آوردیم و با نتایج حاصل از رئومتری مقایسه کردیم. نتایج حاصل از دو آزمایش متفاوت و مستقل، از تطابق خوبی برخوردار بودند. مشاهدات ما نشان داد الگوهای متنوع تشکیل انگشت لاپونایت از نظریه ی سافمن-تیلور کلاسیک پیروی نمی کنند، بررسی های ما هم از طریق تحلیل انگشت ها و هم با روش رئومتری نشان دادند که لاپونایت در آهنگ های برش نسبتاً بالا، نازک شونده در برش است در حالی که در آهنگ های برش پائین، پهن شونده در برش است به طوری که در منحنی وشکسانی آن بر حسب آهنگ برش یک نقطه ی واگرایی وجود دارد. ما این نقطه را بدست آوردیم، نقطه ای که وشکسانی در دو سوی آن دو رفتار متفاوت دارد؛ این یافته ی ما که هم از طریق آنالیز رئولوژی وهم با مشاهده ی نقش های انگشتی حاصل شد با آنالیز mri کوسو و همکاران درتطابق کامل است؛ این امر یکی از عوامل مهم پیچیدگی این سیال پیچیده است. بررسی های ما نشان داد که در محدوده ی نازک شونده در برش، قانون تعمیم یافته دارسی برای لاپونایت ازاعتبار خوبی برخوردار است. محاسبه ی وشکسانی به صورت تابعی از آهنگ برش از روی حرکت انگشت ها و به کمک قانون دارسی تعمیم یافته، با نتایج حاصل از اندازه گیری های مستقیم رئولوژی سازگاری خوبی دارد و محاسبه ی تنش برشی به همین روش با داده های رئولوژیکی نسبتاً سازگار است. ما این بررسی ها را روی گِل رُس به عنوان یک سوسپانسیون دیگر نیز انجام دادیم؛ نقشهای انگشتی تشکیل شده و همچنین آزمون قانون دارسی ما، در بیشتر شرایط رفتار این سوسپانسیون را نیوتنی برآورد می کند. همچنین کاربردپذیری قانون دارسی را در تشخیص نیوتنی یا نانیوتنی بودن سیالات برای سه سیال نیوتنی آزمودیم که در هرسه ی آنها نتیجه خط راستی است که شیب آن در آهنگ های برش مختلف ثابت و به طرز قاطعی یکسان است.