En física, mecànica i altres àrees de la ciència, la velocitat de cisallament és la velocitat temporal a la qual s'aplica una tensió de cisallament progressiva a un material, causant-li un cisallament. La velocitat de cisallament té una dimensió quantitativa de velocitat per distància, que es simplifica en temps recíproc.

Cisallament simple La taxa de cisallament per a un fluid que flueix entre dues plaques paral·leles, una movent-se a una velocitat constant i l'altra estacionària (flux de Couette), es defineix per

on:

és la velocitat de cisallament, mesurada en segons recíprocs; és la velocitat de la placa en moviment, mesurada en metres per segon; és la distància entre les dues plaques paral·leles, mesurada en metres.

o

Per al cas simple de cisallament, només és un gradient de velocitat en un material que flueix. La unitat de mesura SI per a la velocitat de cisallament és s−1, expressada com a "segons recíprocs" o "segons inversos". Tanmateix, quan es modelen fluids en 3D, és habitual considerar un valor escalar per a la velocitat de cisallament calculant el segon invariant del tensor de velocitat de deformació.

.

La velocitat de cisallament a la paret interior d'un fluid newtonià que flueix dins d'una canonada és

on:

és la velocitat de cisallament, mesurada en segons recíprocs; és la velocitat lineal del fluid; és el diàmetre interior de la canonada.

La velocitat lineal del fluid està relacionada amb el cabal volumètric per

on és l'àrea de la secció transversal de la canonada, que per a un radi interior de la canonada de ve donada per

produint així

Substituint l'anterior a l'equació anterior per a la taxa de cisallament d'un fluid newtonià que flueix dins d'una canonada, i observant (al denominador) que :

que es simplifica a la següent forma equivalent per a la taxa de cisallament de la paret en termes de cabal volumètric i radi interior de la canonada :

Per a una paret de fluid newtoniana, la tensió de cisallament ( es pot relacionar amb la velocitat de cisallament per on és la viscositat dinàmica del fluid. Per als fluids no newtonians, hi ha diferents lleis constitutives segons el fluid, que relacionen el tensor de tensió amb el tensor de taxa de cisallament.

Referències

Categoria:Ciència de materials