Viskoelastisches Verhalten von ABS-Polymeren in der Schmelze

Zusammenfassung Mit Hilfe eines Schwingungsviskosimeters mit konzentrischen Zylindern wurde der komplexe SchubmodulG +iG von ABS-Polymeren bei Frequenzen zwischen 10^–3 und 50 Hz und Temperaturen zwischen 130 und 250 °C gemessen. Bei hohen Frequenzen ergeben sich keine wesentlichen Unterschiede im Verlauf der Modulkurven, verglichen mit homogenen Schmelzen. Das viskoelastische Verhalten wird hier vor allem durch das Verschlaufungsnetzwerk der kohärenten Phase bestimmt. Bei tiefen Frequenzen verhalten sich ABS-Polymere in der Schmelze dagegen ähnlich wie vernetzte Kautschuke:G wird frequenzunabhängig, steigt proportional zu ·T an und nimmt wesentlich größere Werte an alsG. Es überwiegen also die elastischen Eigenschaften, während die Schmelzen homogener Polymerer bei tiefen Frequenzen vorwiegend viskos sind. Dieses gummielastische Verhalten ist um so ausgeprägter, je höher der Kautschukgehalt, der Pfropfungsgrad der Kautschukteilchen und, bei gleichem Kautschukgehalt, die Teilchenzahl ist.AusG und G läßt sich die komplexe Schwingungsviskosität ^* berechnen, deren Betrag ¦^*¦ bei vielen Kunststoffschmelzen mit der Viskositätsfunktion () bei stationären Scherströmungen übereinstimmt. Bei ABS-Polymeren wird ¦^*¦ bei tiefen Frequenzen nicht konstant, sondern steigt mit abnehmender Frequenz stark an. Es existiert also offensichtlich keine konstante Nullviskosität ₀ wie bei homogenen Schmelzen.Ein ähnliches viskoelastisches Verhalten wie ABS-Polymere, wenn auch schwächer ausgeprägt, zeigen Kunststoffe mit anorganischen Füllstoffen wie TiO₂.

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Summary The complex shear moduliG +iG of ABS-polymers were measured by means of a dynamic viscometer with concentric cylinders at frequencies between 10^–3 and 50 cps and temperatures between 130 and 250 °C. At high frequencies there are no remarkable differences in the shape of the modulus curves compared with homogeneous melts. The viscoelastic behaviour is here mainly determined by the entanglement network of the coherent phase.At low frequencies molten ABS-Polymers behave like crosslinked rubbers:G becomes independent of frequency, is proportional to ·T and has much greater values thanG. That means that the elastic properties are prevailing, whereas the melts of homogeneous polymers are mainly viscous at low frequencies. This rubberlike behaviour is the more marked, the higher the rubber contents, the degree of grafting of the rubber particles and, with equal rubber contents, the number of particles.FromG andG the complex dynamic viscosity ^* can be evaluated. For many polymer melts the absolute value ¦^*¦ corresponds to the steady-state viscosity (). For ABS-polymers ¦^*¦ does not become constant at low frequencies but rises to much higher values with decreasing frequency. Obviously there is no constant zero — shear viscosity as there is for homogeneous melts.A similar viscoelastic behaviour as shown by ABS-polymers, though less marked, is shown by plastics with anorganic fillers like TiO₂.

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Den Herren Dr.Haaf, Dr.Heinz und Dr.Stein danke ich für die Herstellung der Proben.     

Lp-estimates for the nonlinear spatially homogeneous Boltzmann equation

This paper studies L^p-estimates for solutions of the nonlinear, spatially homogeneous Boltzmann equation. The molecular forces considered include inverse k^th-power forces with k > 5 and angular cut-off.The main conclusions are the following. Let f be the unique solution of the Boltzmann equation with f(v,t)(1 + ¦v²¦)^(s ₁ ^{+ /p)/2} L¹, when the initial value f ₀ satisfies f ₀(v) 0, f ₀(v) (1 + ¦v¦²)^(s ₁ ^{+ /p)/2} L¹, for some s₁ 2 + /p, and f ₀(v) (1 + ¦v¦²)^s/2 L^p. If s 2/p and 1 < p < , then f(v, t)(1 + ¦v¦²)^{(s s} ₁)^/2 L^p, t > 0. If s >2 and 3/(1+ ) < p < , thenf(v,t) (1 + ¦v¦²)^(s(s ₁ ^{+ 3/p))/2} L^p, t > 0. If s >2 + 2C₀/C₁ and 3/(l + ) < p < , then f(v,t)(1 + ¦v¦²)^s/2 L^p, t > 0. Here 1/p + 1/p = 1, x y = min (x, y), and C₀, C₁, 0 < 1, are positive constants related to the molecular forces under consideration; = (k – 5)/ (k – 1) for k^th-power forces.Some weaker conclusions follow when 1 < p 3/ (1 + ).In the proofs some previously known L-estimates are extended. The results for L^p, 1 < p < , are based on these L-estimates coupled with nonlinear interpolation.     

A new interpretation of viscosity and yield stress in dense slurries: Coal and other irregular particles

Illinois coal was ground and wet-sieved to prepare three powder stocks whose particle-size distributions were characterized. Three suspending fluids were used (glycerin, bromonaphthalene, Aroclor), with viscosities _s that differed by a factor of 100 and with very different chemistries, but whose densities matched that of the coal. Suspensions were prepared under vacuum, with coal volume fractions that ranged up to 0.46. Viscosities were measured in a cone-and-plate over a shear rate range 10^–3–10² s^–1. Reduced viscosity _r = /_s is correlated in the high-shear limit ( ) with/ _M, where _M is the maximum packing fraction for the high-shear microstructure, to reveal the roles of size distribution and suspending fluid character. A new model that invokes the stress-dependence of _M is found to correlate _r well under non-Newtonian conditions with simultaneous prediction of yield stress at sufficiently high; a critical result is that stress and not governs the microstructure and rheology. Numerous experimental anomalies provide insight into suspension behavior.     

Reibungs- und Verschleiß-Messungen im EHD-Kontakt bei allseitig hohem Druck

Zusammenfassung Um bei einem Punktkontakt den Einfluß der EHD-Parameter, _a ,u, F undT einzeln an stets demselben Öl untersuchen zu können, wurde eine unter allseitighohem Druck betriebene VKA-Apparatur konstruiert. Die Anpreßkraft wird durch eine im Autoklaven befindliche hydraulische Presse erzeugt, die Kraft und das Drehmoment innerhalb des Autoklaven gemessen. Der Antrieb erfolgt mit einem 5 kW-Motor über eine selbstabdichtende Wellendurchführung.Die Last, bei der die Vollschmierung zusammenbricht, wird bei linearem Verlauf der log – p-Isothermen in Abhängigkeit von _a undu befriedigend durch die Formel vonArchard undKirk wiedergegeben, wenn für die kritische Filmdicke das 2,09fache der Oberflächenrauhigkeit einer Kugel eingesetzt wird.Bei nichtlinearem (degressivem) Verlauf der log–p-Kurven treten dagegen erhebliche Differenzen auf. Um das Viskositäts-Druckverhalten besser zu berücksichtigen, wird eine Formel aufgestellt, die anstelle von und _a die effektive Viskosität _W bei 2/3 des Hertzschen Maximalwertes enthält. _W wird dabei aus gemessenen – p-Isothermen über eine Formel vonRodermund berechnet.

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Summary To prove separately the influence of the EHD-parameters, _a ,u, F andT on the critical load of a point contact, a VKA tester for use inside a high pressure chamber has been constructed. The hydraulic press, which produces the load, is installed within the autoclave. The uniaxial force and the friction torque is measured inside, too. The drive produced by a 5 KW motor is introduced by a self-sealing shaft bushing.If the pressure behaviour log–p of the oil is a straight line, the load at which the hydrodynamic lubrication breaks down is represented correctly as a function of _a andu by an equation ofArchard andKirk. Thereby the critical film thickness is supposed as 2.09 times greater than the surface roughness.Considerable deviations are found for log – p pressure curves with decreasing incline. To take into account this type of behaviour of the oil a new formula is proposed using the effective viscosity _W at 2/3 of the Hertzian pressureP _max instead of and _{a W} is calculated from the measured – p isotherms by an equation ofRodermund.

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Mit 6 Abbildungen     

Rheology of molten polymers

Summary TheCross equation describes the flow of pseudoplastic liquids in terms of an upper and a lower Newtonian viscosity corresponding to infinite and zero shear, and ₀, and of a third material constant related to the mechanism of rupture of linkages between particles in the intermediate, non-Newtonian flow regime, Calculation of of bulk polymers is important, since it cannot be determined experimentally. The equation was applied to the melt flow data of two low density polyethylenes at three temperatures.Using data in the non-Newtonian region covering 3 decades of shear rate to extrapolate to the zero-shear viscosity resulted in errors amounting to about onethird of the measured ₀ values. The extrapolated upper Newtonian viscosity was found to be independent of temperature within the precision of the data, indicating that it has a small activation energy.The ₀ values were from 100 to 1,400 times larger than the values at the corresponding temperatures.The values of were large compared to the values found for colloidal dispersions and polymer solutions, but decreased with increasing temperature. This shows that shear is the main factor in reducing chain entanglements, but that the contribution of Brownian motion becomes greater at higher temperatures.

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Zusammenfassung Die Gleichung vonCross beschreibt das Fließverhalten von pseudoplastischen Flüssigkeiten durch drei Konstante: Die obereNewtonsche Viskosität (bei sehr hohen Schergeschwindigkeiten), die untereNewtonsche Viskosität ₀ (bei Scherspannung Null), und eine Materialkonstante, die vom Brechen der Bindungen zwischen Partikeln im nicht-Newtonschen Fließbereich abhängt. Die Berechnung von ist wichtig für unverdünnte Polymere, wo man sie nicht messen kann.Die Gleichung wurde auf das Fließverhalten der Schmelzen von zwei handelsüblichen Hochdruckpolyäthylenen bei drei Temperaturen angewandt. Die Werte von ₀, durch Extrapolation von gemessenen scheinbaren Viskositäten im Schergeschwindigkeitsbereich von 10 bis 4000 sec^–1 errechnet, wichen bis 30% von den gemessenen ₀-Werten ab. Die Aktivierungsenergie der war so klein, daß die-Werte bei den drei Temperaturen innerhalb der Genauigkeit der Extrapolation anscheinend gleich waren. Die ₀-Werte waren 100 bis 1400 mal größer als die-Werte.Im Verhältnis zu kolloidalen Dispersionen und verdünnten Polymerlösungen war das der Schmelzen groß, nahm aber mit steigender Temperatur ab. Deshalb wird die Verhakung der Molekülketten hauptsächlich durch Scherbeanspruchung vermindert, aber der Beitrag derBrownschen Bewegung nimmt mit steigender Temperatur zu.

     

Fractal-time stochastic processes and dynamic functions of polymeric systems

Dynamic material functions of polymeric systems are calculated via a defect-diffusion model. The random motion of defects is modelled by a fractaltime stochastic process. It is shown that the dynamic functions of polymeric solutions can be approximated by the defect-diffusion process of the mixed type. The relaxation modulus of Kohlrausch type is obtained for a fractal-time defect-diffusion process, and it is shown that this modulus is capable of portraying the dynamic behavior of typical viscoelastic solutions.The Fourier transforms of the Kohlrausch function are calculated to obtain and. A three-parameter model for and is compared with the previous calculations. Experimental measurements for five polymer solutions are compared with model predictions. D rate of deformation tensor - G(t) mechanical relaxation modulus - H relaxation spectrum - I(t) flux of defects - P _n (s) probability of finding a walker ats aftern-steps - P generating function ofP _n (s) - s(t) fraction of surviving defects - , () gamma function (incomplete) - ₀ zero shear viscosity - ^* () complex viscosity - frequency - t _n n-th moment - F[] Fourier transform - f ^* (u) Laplace transform off(t) - , components of ^* - G _f, _f ^* fractional model - G ₃, ₃ ^* three parameter model - complex conjugate ofz - material time derivative ofD     

Relations between steady flow and oscillatory shear measurements

Summary Results are given of a comparison between dynamic oscillatory and steady shear flow measurements with some polymer melts. Comparison of the steady shear flow viscosity,, with the absolute value of the dynamic viscosity, ¦¦, at equal values of the shear rate,q, and the circular frequency,, has shown the relation thatCox andHerz had found empirically to be substantially correct.Further, the coefficients of the normal stress differences obtained by streaming birefringence techniques have been compared with 2G () · ^{– 2} in the same range of shear rates as covered by the viscosity measurements (G is the real part of the dynamic shear modulus). Two polystyrenes with narrow molecular weight distribution showed the same shift factor along the orq axis for the normal stress coefficients with respect to 2G () · ^{– 2} and the steady shear flow viscosities with respect to the real part of the dynamic viscosity,. For two polyethylenes the results are not so conclusive owing to the smallness of the shift factor found. An empirical equation is proposed predicting the main normal stress difference from dynamic measurements only.

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Zusammenfassung Die Ergebnisse von Messungen unter erzwungenen Schwingungen und stationärer Scherströmung an einigen Polymerschmelzen werden miteinander verglichen. Der Vergleich der stationären Viskosität mit der absoluten dynamischen Viskosität ¦¦ bei gleichen Werten des Strömungsgradientenq und der Kreisfrequenz zeigt die Gültigkeit der empirischen Beziehung vonCox undHerz.Weiter wurden die Koeffizienten der Normalspannungsdifferenzen, welche durch Messung der Strömungsdoppelbrechung erhalten wurden, mit 2G() · ^–2 verglichen, und zwar wiederum bei gleichen Werten vonq und, wobeiG die Speicherkomponente des dynamischen Schubmoduls ist. Zwei Polystyrole mit enger Molekulargewichtsverteilung zeigen die gleiche Verschiebung entlang der-oderq-Achse für die Normalspannungskoeffizienten in bezug auf2G()· ^–2 und für die stationären Scherviskositäten in bezug auf den Realteil der dynamischen Viskosität. Für zwei Polyäthylene sind die Ergebnisse weniger signifikant, da die entsprechenden Verschiebungen zu klein waren. Eine empirische Beziehung zwischen den Hauptnormalspannungsdifferenzen und den dynamischen Meßwerten wird vorgeschlagen.

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Paper presented at the British Society of Rheology Conference, held at Shrivenham, from 9th–12th September, 1968.     

Der Spannungs- und Verschiebungszustand drehsymmetrischer Membrane mit beliebig gekrümmter Meridiankurve

Zusammenfassung Die Einführung von Zylinderkoordinaten (x, r, ) in die Gleichgewichtsbedingungen der Schnittkräfte bzw. in die Beziehungen zwischen Verzerrung und Verschiebungen am differentialen Schalenabschnitt ermöglicht die Berechnung des Spannungs- und Verschiebungszustandes von drehsymmetrischen Membranen mit beliebig gekrümmter Meridiankurve auf die Integration einer einfachen, linearen partiellen Differentialgleichung zweiter Ordnung für eine charakteristische FunktionF bzw. zurückzuführen. Eine geschlossene Lösung und damit eine Darstellung der Schnittkräfte und Verschiebungen durch explizite Formeln ist bei harmonischer Belastung cosn für zwei Funktionsgruppen=x ² und=x ^–3 möglich. Im Sonderfall der drehsymmetrischen und der antimetrischen Belastung mitn=0 undn=1 gelten die Gleichungen der Schnitt- und Verschiebungsgrößen für eine beliebige Meridianfunktion=(). Die Betrachtungen der Randbedingungen offener Schalen bei harmonischer Belastung geben über die infinitesimalen Deformationen einer drehsymmetrischen Membran mit überall negativer Krümmung Aufschluß.     

Asymptotic Nusselt numbers for Newtonian flow through a parallel-plate channel with recycle

General expressions for evaluating the asymptotic Nusselt number for a Newtonian flow through a parallel-plate channel with recycle at the ends have been derived. Numerical results with the ratio of thicknesses as a parameter for various recycle ratios are obtained. A regression analysis shows that the results can be expressed by log Nur^0.83=0.3589 (log)² -0.2925 (log) + 0.3348 forR 3, 0.1 0.9; logNu=0.5982(log)² +0.3755 × 10^–2 (log) +0.8342 forR 10^–2, 0.1 0.9.

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Asymptotische Nusselt-Zahlen für die Newtonsche Strömung durch einen Kanal aus parallelen Platten mit Rückführung

Zusammenfassung In dieser Untersuchung wurden allgemeine Ausdrücke hergeleitet um die asymptotische Nusselt-Zahl für eine Newtonsche Strömung durch einen Kanal aus parallelen Platten mit Rückführung an den Enden berechnen zu können. Es wurden numerische Ergebnisse mit den Dicken-Verhältnissen, als Parameter für verschiedene Rückführungs-verhältnisse, erhalten. Eine Regressionsanalyse zeigt, daß die Ergebnisse wie folgt ausgedrückt werden können: log Nur^0,83=0,3589 (log)² -0,2925 (log) + 0,3348 fürR 3, 0,1 0,9; logNu=0,5982(log)² +0,3755 × 10^–2 (log) + 0,8342 fürR 10^–2, 0,1 0,9.

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Nomenclature A₁ shooting value,d(0)/d - A₂ shooting value,d(1)/d - B channel width - Gz Graetz number, U_bW²/L - h _m logarithmic average convective heat transfer coefficient - h _x average local convective heat transfer coefficient - k thermal conductivity - L channel length - Nu average local Nusselt number, 2 h_xW/k - Nu _m logarithmic average Nusselt number, 2h_mW/k - R recycle ratio, reverse volume flow rate divided by input volume flow rate - T temperature of fluid - T _m bulk temperature, Eq. (8) - T ₀ temperature of feed stream - T _s wall temperature - U velocity distribution - U _b reference velocity,V/BW - V input volume flow rate - v dimensionless velocity distribution, U/U_b - W channel thickness - x longitudinal coordinate - y transversal coordinate - Z₁-z₆ functions defined in Eq. (A1) - thermal diffusivity - least squares error, Eq. (A7) - weight, Eqs. (A8), (A9) - dimensionless coordinate,y/W - dimensionless coordinate,x/GzL - function, Eq. (7)     

Viscometric properties of viscous theta solutions of monodisperse polystyrene

Theta solvents for polystyrene are prepared from high-viscosity blends of styrene and low-molecular-weight polystyrene, and then used to make dilute solutions with monodisperse polystyrene solutes of high-M = 2.3, 6.0, 9.0, 18.0 · 10⁵. A Weissenberg rheogoniometer is used to measure the non-Newtonian viscosity as a function of shear stress, for low values, and also the complex viscosity components and as functions of frequency. A capillary viscometer is used for high- measurements of(). Viscometric properties, at room temperature, are analyzed as functions of high-molecular-weight solute concentrationc with parameters of constant or to obtain [()], [ ()], and [ ()]. Such a collection of data has apparently not previously been available for polymers in theta solvents (in which Gaussian chain statistics prevail). Also unique is the achievement of high stress ( = 2 10⁴ Pa) at low shear rate, by virtue of high solvent viscosity which is not characteristic of other known theta solvents.     

The Gibbs-Thompson relation within the gradient theory of phase transitions

This paper discusses the asymptotic behavior as 0+ of the chemical potentials associated with solutions of variational problems within the Van der Waals-Cahn-Hilliard theory of phase transitions in a fluid with free energy, per unit volume, given by ²¦¦²+ W(), where is the density. The main result is that is asymptotically equal to E/d+o(), with E the interfacial energy, per unit surface area, of the interface between phases, the (constant) sum of principal curvatures of the interface, and d the density jump across the interface. This result is in agreement with a formula conjectured by M. Gurtin and corresponds to the Gibbs-Thompson relation for surface tension, proved by G. Caginalp within the context of the phase field model of free boundaries arising from phase transitions.     

Nonlinear rheology of a concentrated spherical silica suspension:

Time-dependent nonlinear flow behavior was investigated for a model hard-sphere suspension, a 50 wt% suspension of spherical silica particles (radius = 40 nm; effective volume fraction = 0.53) in a 2.27/1 (wt/wt) ethylene glycol/glycerol mixture. The suspension had two stress components, the Brownian stress ^B and the hydrodynamic stress ^H After start-up of flow at various shear rates , the viscosity growth function ₊ (t, ) was measured with time t until it reached the steady state. The viscosity decay function _– (t, ) was measured after cessation of flow from the steady as well as transient states. At low where the steady state viscosity ( ) exhibited the shear-thinning, the _– (t, ) and ⁺ (t, ) data were quantitatively described with a BKZ constitutive equation utilizing data for nonlinear relaxation moduli G (t, ). This result enabled us to attribute the thinning behavior to the decrease of the Brownian contribution ^B = ^B / (considered in the BKZ equation through damping of G (t, )). On the other hand, at high where ( ) exhibited the thickening, the BKZ prediction largely deviated from the ₊ (t, ) and ₊ (t, ) data, the latter obtained after cessation of steady flow. This result suggested that the thickening was due to an enhancement of the hydrodynamic contribution ^H = ^H / (not considered in the BKZ equation). However, when the flow was stopped at the transient state and only a small strain (<0.2) was applied, ^H was hardly enhanced and the _– (t, ) data agreed with the BKZ prediction. Correspondingly, the onset of thickening of ₊ (t, ) was characterized with a -insensitive strain ( 0.2). On the basis of these results, the enhancement of ^H (thickening mechanism) was related to dynamic clustering of the particles that took place only when the strain applied through the fast flow was larger than a characteristic strain necessary for close approach/collision of the particles.     

Die Temperaturabhängigkeit der Oberflächenspannung von reinen Kältemitteln vom Tripelpunkt bis zum kritischen Punkt

Zusammenfassung Die Oberflächenspannung von sechs reinen Substanzen — SF₆, CCl₃F, CCl₂F₂, CClF₃, CBrF₃ und CHClF₂ — wurde mit Hilfe einer modifizierten Kapillarmethode gemessen. Die zur Berechnung der Oberflächenspannung erforderlichen Sättigungsdichten und wurden teils aus vorhandenen Zustandsgleichungen, teils aus ebenfalls gemessenen Brechungsindizes bestimmt. Die Temperaturabhängigkeit der Oberflächenspannung läßt sich durch einen erweiterten Ansatz nach van der Waals =_O (T_c-T)(1+...) darstellen, wobei bei einfachen Stoffen ein eingliedriger, bei polaren und assoziierenden Stoffen ein zweigliedriger Ansatz notwendig und ausreichend ist. Für den kritischen Exponenten der Oberflächenspannung wurde ein von der molekularen Substanz weitgehend unabhängiger Wert von =1.284±0.005 gefunden.

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Temperature dependence of surface tension of pure refrigerants from triple point up to the critical point

The surface tension of six fluids (SF₆, CCl₃F, CCl₂F₂, CClF₃, CBrF₃, CHClF₂) have been measured by means of a modified capillary rise method. The liquid vapor densities, which are needed to calculate the surface tension, have partly been determined by means of refractive indices simultaneously measured in the same apparatus. The temperature dependence of the surface tension is described by an extended van der Waals power law =_O(T_c-T)(1+...). For simple fluids one term and for polar and associating fluids two terms are necessary and sufficient. The critical exponent is found to be 1.284 ± 0.005 and nearly independent of the molecular structure.

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Formelzeichen a² Laplace-Koeffizient - a Parameter - B_O, B_on Koeffizient der Koexistenzkurve - g Erdbeschleunigung - H Höhe, kapillare Steighöhe - LL Lorentz-Lorenz-Funktion oder Refraktionskonstante - M molare Masse - M Zahl der Meßwerte - N Zahl der unbekannten Parameter - n Brechungsindex - p Druck - R,r Radius - s Entropie - SD Standardabweichung - T, t Temperatur - u innere Energie Griechische Formelzeichen Exponent des Laplace-Koeffizienten - Exponent der Koexistenzkurve - 2. Exponent der Oberflächenspannung - Wellenlänge des Lichts - Exponent der Oberflächenspannung - _D Dipolmoment - , Dichte der Flüssigkeit bzw. des Dampfes - Oberflächenspannung - reduzierte Temperatur (1-T/T_c) - ² gewichtete Varianz Indizes c kritischer Zustand - D Differenz - m Mittelwert - T Isotherme - t Zustand am Tripelpunkt - S Zustand am Schmelzpunkt - bezogen auf Oberfläche     

Die temperatur- und druckinvariante Darstellung der Scherviskosität von geschmolzenem Polymethylmethacrylat

Zusammenfassung An Polymethylmethacrylaten mit zahlenmittleren Molekulargewichten zwischen 8000 und 145000 g/Mol wurde die Scherviskosität bei Temperaturen im Bereich von 130–190 °C und bei Drücken bis zu 1000 kp/cm² in Abhängigkeit vom Schergefälle gemessen. Trägt man die an ein und derselben Probe gemessenen relativen Viskositäten/ ₀ (₀ untere Newtonsche Viskosität) über ₀· doppeltlogarithmisch auf, so erhält man eine einzige temperatur- und druckinvariante Kurve (master curve). Mit sinkendem Molekulargewicht machen sich jedoch bei großen Abszissenwerten zunehmend Abweichungen von der Temperatur- und Druckinvarianz bemerkbar. Die an Proben mit verschiedenem Molekulargewicht ermittelten invarianten Kurven weisen Wendepunkte auf, die sich mit wachsendem Molekulargewicht immer mehr zu niedrigeren Werten von/ ₀ verlagern. Durch Verschieben in Abszissenrichtung kann man die Kurven bis zu ihren Wendepunkten miteinander zur Deckung bringen und erhält auf diese Weise einen begrenzten Bereich der Molekulargewichtsinvarianz.Die Temperatur- und Druckinvarianz läßt sich sowohl mit den vonPrandtl undEyring als auch mit den vonF. Bueche entwickelten Modellen für das Fließen von Hochpolymeren begründen. Aus der Temperatur- und Druckinvarianz folgt, daß der Temperatur- und der Druckkoeffizient der Viskosität mit zunehmendem Schergefälle in gleicher Weise abnehmen und ein Minimum durchlaufen, wie auch experimentell bestätigt wird.

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Summary The shear viscosity of polymethylmethacrylates (number average molecular weights from 8000 to 145000 g/mole) was measured in dependence of shear rate in the temperature range from 130–190 °C and with pressures up to 1000 kp/cm². If for one specimen ₀ ( ₀ lower Newtonian viscosity) is plotted over ₀· , both in logarithmic scales, one gets a curve, which is independent of temperature and pressure (master curve). With decreasing molecular weights increasing deviations from the master curve are found. The master curves found with specimens of different molecular weights have inflection points, which shift to lower values of ₀ with increasing molecular weight. By shifting of the whole curves in direction of the abscissa the parts until to the inflection point might be reduced to a single plot which is independent of molecular weight.The independence of temperature and pressure might be derived from the models developed by eitherPrandtl andEyring orF. Bueche for the flow in high polymers. From this follows that the temperature- and the pressure-coefficient of viscosity will similarly decrease with increasing shear rate until to a minimum, which was experimentally verified.

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Erweiterte Fassung eines auf der Jahrestagung der Deutschen Rheologen am 21. Mai 1968 in Berlin gehaltenen Vortrags.

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Herrn Dr.H. Kausch und Herrn Dipl.-Ing.H. Schönewald sind wir für wertvolle Diskussionen zu Dank verpflichtet. Der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AIP) danken wir für die finanzielle Unterstützung dieser Arbeit.     

Hypersonic flow past blunt-edged delta wings

A method is proposed for calculating hypersonic ideal-gas flow past blunt-edged delta wings with aspect ratios = 100–200. Systematic wing flow calculations are carried out on the intervals 6 M 20, 0 20, 60 80; the results are analyzed in terms of hypersonic similarity parameters.Translated from Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Mekhanika Zhidkosti i Gaza, No. 5, pp. 175–179, September–October, 1990.     

Free convection effects on the oscillatory flow of water at 4° C. past an infinite vertical,porous plate with constant suction

An analysis of a two-dimensional flow of water at 4 °C past an infinite vertical, porous plate is presented under the following conditions — i) suction velocity normal to the plate is constant, ii) the free stream oscillates in time about a constant mean, iii) the plate temperature is constant, iv) the difference between the temperature of the plate and the free stream is moderately large causing free convection currents. — Approximate solutions to coupled non-linear equations are derived for the mean velocity, the mean temperature, the mean skin-friction, the mean rate of heat transfer, the transient velocity and the transient temperature, the amplitude and the phase of the skin-friction and the rate of heat transfer. The mean flow of water at 4 °C is compared with that of water at 20 °C in a quantitative manner for both G >0 (cooling of the plate) and G < 0 (heating of the plate). — It is observed that owing to a fall in the temperature of the water from 20 °C to 4 ° C, there is a fall in the mean skin-friction when the plate is being cooled by the free convection currents, and a rise in the mean skin-friction when the plate is being heated by the free convection currents. The amplitude of the skin-friction, for water at 4°C, remains the same for both G > <0 whereas greater cooling of the plate causes a rise in the amplitude of the rate of heat transfer ¦Q ¦ /E and greater heating of the plate causes a fall in ¦ Q ¦ /E.

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Zusammenfassung Die zweidimensionale Stromung von Wasser bei 4 °C an einer unendlichen senkrechten Wand wird unter folgenden Bedingungen untersucht: 1) konstante Absauggeschwindigkeit normal zur Wand, 2) zeitliche Schwankungen der Freistromgeschwindigkeit um einen Mittelwert, 3) konstante Wandtemperatur, 4) mäßige Temperaturdifferenz zwischen Platte und Freistrom zur Erzeugung freier Konvektion. — Näherungslösungen der gekoppelten nichtlinearen Gleichungen sind abgeleitet für die mittlere Geschwindigkeit, die mittlere Temperatur, die mittlere Wandreibung, die mittlere Wärmeübertragung, die nichtstationäre Geschwindigkeit und Temperatur und die Amplitude und Phase der Wandreibung und der Warmeübertragung. Die Strömung von Wasser bei 4°C is quantitativ verglichen mit der bei 20°C für G > 0 (Kühlung der Platte) und G < 0 (Heizung der Platte). — Erniedrigung der Temperatur von 20°C auf 4°C ergibt geringere Wandreibung bei Kühlung und höhere Wandreibung bei Heizung der Platte. Für Wasser von 4°C bleibt die Amplitude der Wandreibung für G < 0 gleich; stärkere Kühlung ergibt einen Anstieg in der Amplitude der Warmeübertragung ¦Q¦/E, starkere Heizung einen Abfall in ¦q¦/E.

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Nomenclature ¦B¦ amplitude of the skin-friction - C_p specific heat at constant pressure - E Eckert numer {U ₀ ² /c_p(T'_w–T')} - g_x acceleration due to gravity - G Grashoff number {vg_x(T'_w–T')/u₀v ₀ ² } - k thermal conductivity - M_r, M_i fluctuating parts of the velocity profile - P Prandtl number,c _p /k - p pressure - q' rate of heat transfer - ¦Q¦ amplitude of the rate of heat transfer - t' time - T' temperature of fluid - T'_w temperature of the plate - T' temperature of the fluid in the free-stream - T_r,T_i fluctuating parts of the temperature profile - u',v' velocity components in the X8,y' directions - U' free stream velocity - U₀ amplitude of free stream fluctuations - u₀ mean velocity - v₀ suction velocity - x', y' coordinate system - ' frequency of free stream oscillations - non-dimensional frequency,'/vsk0/2 - ' skin-friction - ₀ mean tempeature - ₁ amplitude of the temperature fluctuations - phase angle of the skin-friction - ₁ coefficient of volume expansion - ' density of fluid in the boundary layer - ' density of fluid in the free-stream - viscosity     

A study on the melt viscosity of linear and branched poly(butyleneterephthalate)

Linear and branched PBTP samples were synthesized and characterized in terms of the intrinsic viscosity, the melt-flow-index and, for some, the melt viscosity over a range of shear rates at 250 °C.An exponent of 3.2 in the equation relating to was found for linear samples. Both linear and branched samples exhibited Newtonian behaviour over a wide range of shear rates, but for any given melt-viscosity the branched samples became shear thinning at lower shear rates than the linear ones. Correlation between a branching index,, and melt-visocity ratio (0,b/0,l) was in agreement with a previous theoretical study.     

The problems of nonlinear bending for orthotropic rectangular plate with four clamped edges

（黄家寅）（秦圣立）ＴＨＥＰＲＯＢＬＥＭＳＯＦＮＯＮＬＩＮＥＡＲＢＥＮＤＩＮＧＦＯＲＯＲＴＨＯＴＲＯＰＩＣＲＥＣＴＡＮＧＵＬＡＲＰＬＡＴＥＷＩＴＨＦＯＵＲＣＬＡＭＰＥＤＥＤＧＥＳ￥ＨｕａｎｇＪｉａｙｉｎ;ＱｉｎＳｈｅｎｇｌｉ（ＱｕｆｕＮｏｒｍａｌＵｎ...     

Application of the method of integral diffusion to investigation of turbulent transfer

A number of authors have critically examined semiempirical mixing length theories [1]. A defect of these theories is connected with the fact that the magnitude of the mixing length, which is assumed to be small in constructing the theory, turns out in experiments to be comparable with the characteristic dimensions of the flow region. Thus, the concept of volume convection [2–4] or integral diffusion [5], which is understood to be a transfer mechanism in which the friction stress is not expressed in terms of the velocity gradient, is introduced along with the concept of gradient diffusion. In addition, there are a number of experimental papers [6] in which it is shown that the turbulent friction stress cannot be equal to zero at the place in the flow where the derivative of the velocity is equal to zero. Mixing length theory does not describe this effect.It is possible to generalize mixing length theory [7–9] in a way which eliminates these defects. Flow of an incompressible fluid is considered.     

Experimentelle Bestimmung der Impulsverlustdicke beim querangeströmten Kreiszylinder

Zusammenfassung Im Reynoldszahl-Bereich 1,5·10⁴ <Re < 2,6·10⁵ wurden am querangeströmten Kreiszylinder die örtlichen Werte der Wandschubspannung und des statischen Druckes als Funktion des Umfangswinkels gemessen. Diese experimentellen Ergebnisse wurden dazu benutzt, mit Hilfe des Impulssatzes der Grenzschicht die Impulsverlustdicke ₂ als Funktion der Lauflänge zu bestimmen. Es zeigt sich, daß bei geeigneter Dimensionsbefreiung der Lauflänge die experimentellen Resultate mit den theoretischen auf ±5% im Mittel übereinstimmen.

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Experimental determination of momentum thickness of the circular cylinder in cross flow

In the range of Reynolds numbers 1.5·10⁴ <Re < 2.6·10⁵ local static pressure and skin friction distribution were measured around circular cylinders in cross flow. The experimental data have been used to determine the momentum thickness ₂ of the boundary layer as a function of the angle of circumference. Presenting the results in a suitable dimensionless form it can be shown, that experimental results fit the theoretic curve with a scattering of about ±5%.

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Bezeichnungen a _i Koeffizienten eines Polynoms - c _w Widerstandsbeiwert - D m Zylinderdurchmesser - F N Kraft - H ₁₂ Formparameter - h m Höhe des Oberflächenzaunes - L m Zylinderlänge - p N/m² Druck - p N/m² Druckdifferenz - U m/s Geschwindigkeit am äußeren Rand der Grenzschicht - U m/s Anströmgeschwindigkeit - u m/s Geschwindigkeitskomponente parallel zur Wand innerhalb der Grenzschicht - x m Koordinate parallel zur Wand (Lauflänge) - y m Koordinate senkrecht zur Wand Griechische Symbole ₁ m Verdrängungsdicke - ₂ m Impulsverlustdicke - kg/m s dynamische Zähigkeit - v m²/s kinematische Zähigkeit - kg/m³ Dichte - _o N/m² Wandschubspannung - ° Umfangswinkel, gerechnet vom Staupunkt des Zylinders - dimensionslose Lauflängex/D