Mehanika fluida

Mehanika fluida je grana fizike koja se bavi mehanikom - dakle proučavanjem sila i kretanja - uzrokovanih od i na samim fluidima. Ovo je jedno od najkompleksnijih područja mehanike te osim područja klasične mehanike zalazi i u stohastičke procese i teoriju haosa koja je i evoluirala iz proučavanja pojava u mehanici fluida (turbulencija, meteorologija).

Mehanika kontinuuma
|BernoullisLawDerivationDiagram.png

Pojam fluidaUredi

Iako se s mehanikom fluida najčešće povezuje pojam "tekućina", pojam "fluid" obuhvata svu materiju koja se ne nalazi u krutom stanju, dakle sve tekućine, plinove i plazmu.

PretpostavkeUredi

Kao i svaki drugi matematički model u realnom svijetu, mehanika fluida napravila je nekoliko osnovnih pretpostavki o materijalima koji se proučavaju.

Mehanika fluida pretpostavlja da se svaki fluid pokorava slijedećem:

Hipoteza kontinuumaUredi

Fluidi se sastoje od molekula koje se sudaraju međusobno, kao i sa okolnim preprekama. Pretpostavka kontunuuma, međutim, smatra fluide neprekidnim. To jest, osobine, kao što su gustoća, pritisak, temperatura i brzina, su dobro definisane u "beskonačno" malim tačkama, definišući REZ (Referentni Element Zapremine), u geometrijskom redu udaljenosti između svije susjedne molekule fluida. Pretpostavlja se da osobine variraju nepredno od jedne do druge tačke, te su predstavljene kao srednje vrijednosti u REZ-u. Činjenica da se fluid sastoji od diskretnih molekula je zanemarena.

Navier-Stokesove jednačineUredi

Opći oblik jednačineUredi

Opći oblik Navier-Stokesovih jednačina za očuvanje momenta je:

 

gdje je

  •   gustoća fluida,
  •   materijalna derivacija,
  •   vektor brzine,
  •   vektor masene sile, i
  •   tenzor koji predstavlja površinske sile koje djeluju na fluidni djelić

Općenito, (u tri dimenzije)   ima oblik:

 

gdje je

  •   normalni napon, i
  •   su tangencijalni naponi.

Gore napisano je, u stvari, sistem od tri jednačine, jedna po svakoj dimenziji. Same, ove jednačine nisu dovoljne da bi se dobilo rješenje. Međutim, prema zakonu o održanju mases i određenim graničnim uslovima u sistemu jednačina može se dobiti sistem rješivih jednačina.

Newtonski i nenewtonski fluidiUredi

Jednačine za newtonski fluidUredi

Konstantna proporcionalnosti između tangencijalnog napona i gradijenta brzine je poznata kao visokoznost (naziva se i dinamički koeficijet viskoznosti, a obilježava se sa  ). Jednostavna jednačina, koja opisuje ponašanje newtonskog fluida glasi:

 

gdje je

  tangencijalni napon koji trpi fluid ("otpor")
  viskoznost fluida - konstanta proporcionalnosti
  gradijent brzine okomit na pravac tangencijalnog napona

Mehanika fluida u mašinstvuUredi

Mehanika fluida jedno je od ključnih područja proučavanja unutar mašinstva.

Grane mehanike fluidaUredi

Također pogledajteUredi

ZabilješkeUredi

ReferenceUredi

Vanjski linkoviUredi