Maison » The Weissenberg Effect (fluids)

The Weissenberg Effect (fluids)

1947
  • Karl Weissenberg

The Weissenberg effect is a phenomenon in viscoelastic fluids where the fluid climbs up a rotating rod inserted into it. This is contrary to the behavior of Newtonian fluids, which are pushed outwards by centrifugal force, forming a vortex. The effect is caused by normal stress differences that develop in the fluid under shear.

The Weissenberg effect is a direct consequence of the elastic nature of certain non-Newtonian fluids. When a simple fluid like water is sheared between a rotating rod and a stationary container, the fluid elements are stretched in the direction of flow (the tangential direction). In a purely viscous Newtonian fluid, this results in shear stress but no stress perpendicular (normal) to the shear plane. However, in a viscoelastic fluid, such as a polymer solution, the long polymer chains resist this stretching, creating an elastic tension along the curved streamlines, much like stretched rubber bands.

This tension creates a “hoop stress” that acts inwards, towards the center of rotation. This inward-directed force generates a pressure gradient, pushing the fluid up the rotating rod, which is the path of least resistance. The magnitude of this effect is related to the first normal stress difference, [latex]N_1 = \tau_{\ heta\theta} – \tau_{rr}[/latex], a key parameter in rheology that quantifies the fluid’s elasticity. The Weissenberg effect is a powerful visual demonstration of fluid elasticity and is a fundamental concept in the study of polymer melts and solutions.

UNESCO Nomenclature: 2210
– Mechanics

Type

Physical Phenomenon

Disruption

Substantial

Utilisation

Niche/Specialized

Precursors

  • Development of the theory of viscoelasticity
  • Studies on polymer solutions and their unusual flow behaviors
  • Invention of the cone-and-plate rheometer by Weissenberg, which allowed for the measurement of normal stresses

Applications

  • characterizing viscoelastic properties of polymers in rheometers
  • design of mixers for viscoelastic materials like bread dough or polymer melts
  • understanding flow instabilities in polymer processing
  • aiding in the design of pumps for non-newtonian fluids

Brevets :

QUE

Potential Innovations Ideas

!niveaux !!! Adhésion obligatoire

Vous devez être membre de l'association pour accéder à ce contenu.

S’inscrire maintenant

Vous êtes déjà membre ? Connectez-vous ici
Related to: weissenberg effect, rod-climbing, viscoelasticity, normal stress, rheology, polymer melts, non-newtonian, hoop stress

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

DISPONIBLE POUR DE NOUVEAUX DÉFIS
Ingénieur mécanique, chef de projet ou de R&D
Développement de produits efficace

Disponible pour un nouveau défi dans un court délai.
Contactez-moi sur LinkedIn
Intégration électronique métal-plastique, Conception à coût réduit, BPF, Ergonomie, Appareils et consommables de volume moyen à élevé, Secteurs réglementés, CE et FDA, CAO, Solidworks, Lean Sigma Black Belt, ISO 13485 médical

Nous recherchons un nouveau sponsor

 

Votre entreprise ou institution est dans le domaine de la technique, de la science ou de la recherche ?
> envoyez-nous un message <

Recevez tous les nouveaux articles
Gratuit, pas de spam, email non distribué ni revendu

ou vous pouvez obtenir votre adhésion complète - gratuitement - pour accéder à tout le contenu restreint >ici<

Related Invention, Innovation & Technical Principles

Retour en haut

Vous aimerez peut-être aussi