Viskovaimennus

Viskovaimennus tarkoittaa vaimennusilmiötä, jossa vaste liikkeelle on suoraan verrannollinen nopeuteen. Tämä vaimennus ilmenee sekä nesteiden viskositeetin aiheuttamassa vastuksessa että mekaanisissa vaimentimissa, joissa energian dissipaatio tapahtuu fluidin läpi kulkevan virtauksen kautta. Viskosivaimennus on keskeinen tekijä monien dynaamisten järjestelmien käyttäytymisessä.

Yhden vapausasteen järjestelmässä liike kuvataan yleensä muodossa m x'' + c x' + k x = F_ext(t). Tässä m on massa, c viskosvaimennuskertoimen (N·s/m) ja k jousivakio (N/m). Dämpökerroin c määrittää vaimennustason ja dynaamisen vastauksen; dämpötilankin vaikutus vaikuttaa viskositeettiin. Dämpöominaisuutta mittaava luku on usein dämpökerroinasteen suhde ζ = c / (2 sqrt(m k)). ζ<1 tarkoittaa alidämpöä, ζ=1 kriittistä vaimennusta ja ζ>1 ylivaimennusta.

Tyyppiesitykset: Lineaarinen viskosvaimennus tuottaa voiman Fdamp = - c v. Nonlineaarisissa tapauksissa voidaan käyttää esimerkiksi Fdamp = - d |v| v. Käytännössä iskunvaimentimet ja öljyvaimennusjärjestelmät hyödyntävät viskoosia nestettä; viskositeetti riippuu lämpötilasta ja nesteen koostumuksesta.

Sovelluksia ovat autojen jousitus, rakennus- ja sismisuojaus sekä teolliset koneet ja mittausjärjestelmät. Viskovaimennus mahdollistaa ennustettavan ja hallitun vasteen, mutta siihen vaikuttavat lämpötilan, nesteen viskositeetin ja käyttöolosuhteiden vaihtelut.