Skysčių dinamika
Skysčių dinamika pasakoja apie skysčių (skysčių ir dujų) veikimą. Tai viena seniausių fizikos mokslo sričių, kurią nagrinėja fizikai, matematikai ir inžinieriai. Matematika gali aprašyti, kaip skysčiai juda, naudodama matematines formules, vadinamas lygtimis. Dujų skysčių dinamika vadinama aerodinamika.
Supratimas, kaip elgiasi skysčiai, padeda suprasti tokius dalykus kaip skrydis ar vandenyno srovės. Pavyzdžiui, skysčių dinamiką galima naudoti norint suprasti orus, nes ir debesys, ir oras yra skysčiai. Skysčių dinamiką taip pat galima naudoti norint suprasti, kaip lėktuvai skraido ore arba kaip laivai ir povandeniniai laivai juda vandenyje.
Kompiuterinės programos gali naudoti matematines skysčių dinamikos lygtis judančių skysčių veikimui modeliuoti ir prognozuoti. Kompiuteriai labai padėjo suprasti skysčių dinamiką, todėl kai kurie žmonės mokosi, kaip modeliuoti ar imituoti skysčius tik kompiuteriu. Studijos apie tai, kaip skysčių dinamiką galima atlikti kompiuteriais, vadinamos skaičiuojamąja skysčių dinamika (sutrumpintai - CFD).
Svarbios skysčių dinamikos lygtys
Skysčių tekėjimą reguliuojančias matematines lygtis paprasta įsivaizduoti, bet labai sunku išspręsti. Daugeliu realių atvejų nėra galimybės gauti užrašomo sprendinio, todėl atsakymą tenka apskaičiuoti kompiuteriu. Yra trys pagrindinės lygtys, pagrįstos trimis taisyklėmis.
Masės išsaugojimas: masė nėra nei sukuriama, nei sunaikinama, ji tiesiog juda iš vienos vietos į kitą. Taip gaunama masės išsaugojimo lygtis. Kartais ji gali būti netaikoma, pavyzdžiui, kai srautas yra susijęs su chemine reakcija.
Energijos išsaugojimas: tai pirmasis termodinamikos dėsnis, energija niekada nesukuriama ir nesunaikinama, ji tik keičia formą (t. y. kinetinė energija virsta potencine energija) arba juda.
Jėgos momento išsaugojimas: tai antrasis Niutono dėsnis, kuris teigia, kad jėga = jėgos momento kitimo greitis. Jėgos momentas yra masė, padauginta iš greičio. Jėgos momento lygtys yra lygtys, dėl kurių sunku spręsti skysčių dinamikos uždavinius. Egzistuoja daugybė skirtingų versijų, kurios apima daugybę skirtingų efektų. Navjė-Stokso lygtys yra impulso lygtys, o Eulerio lygtys yra Navjė-Stokso lygtys, tačiau be klampos. 1D uždavinyje yra viena impulso lygtis, o 3D uždavinyje - trys, po vieną kiekvienoje erdvės kryptyje.
Norint išspręsti lygtis, dažnai reikia daugiau informacijos būsenos lygties pavidalu. Ji susieja termodinamines savybes (paprastai slėgį ir temperatūrą) su konkretaus tipo skysčio savybėmis. Pavyzdys - "idealiųjų dujų" būsenos lygtis, kuri susieja slėgį, temperatūrą ir tankį ir gerai tinka dujoms, esant normaliam slėgiui (pavyzdžiui, orui esant atmosferos slėgiui).
- Poiseuille'io lygtis
- Bernulio teorema
- Navjė-Stokso lygtys
Susiję puslapiai
Klausimai ir atsakymai
Klausimas: Apie ką kalbama "Skysčių dinamikoje"?
A: Skysčių dinamika pasakoja apie tai, kaip veikia skysčiai (skysčiai ir dujos).
K: Kas studijuoja skysčių dinamiką?
A: Skysčių dinamiką tyrinėja fizikai, matematikai ir inžinieriai.
K: Kaip matematika gali aprašyti skysčių judėjimą?
A: Matematika gali aprašyti skysčių judėjimą naudodama matematines formules, vadinamas lygtimis.
K: Kaip vadinama dujų skysčių dinamika?
A: Dujų skysčių dinamika vadinama aerodinamika.
K: Kodėl svarbu suprasti, kaip elgiasi skysčiai?
A: Supratimas, kaip elgiasi skysčiai, padeda suprasti tokius dalykus kaip skrydis ar vandenyno srovės.
K: Kaip kompiuterių programose galima naudoti skysčių dinamikos matematines lygtis?
A: Kompiuterinės programos gali naudoti skysčių dinamikos matematines lygtis judančių skysčių veikimui modeliuoti ir prognozuoti.
K: Kaip vadinasi tyrimas, kaip skysčių dinamiką galima atlikti kompiuteriais?
A: Skysčių dinamikos tyrimai kompiuteriais vadinami kompiuterine skysčių dinamika (sutrumpintai CFD).
