Mehanika fluida

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži
Question book-new.svg Ovaj članak ili neka od njegovih sekcija nije dovoljno potkrijepljena izvorima (literatura, web stranice ili drugi izvori).
Sporne rečenice i navodi bi mogli, ukoliko se pravilno ne označe validnim izvorima, biti obrisani i uklonjeni. Pomozite Wikipediji tako što ćete navesti validne izvore putem referenci, te nakon toga možete ukloniti ovaj šablon.
Mehanika kontinuuma
|BernoullisLawDerivationDiagram.png
p  r  u

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).

Pojam fluida[uredi | uredi izvor]

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

Pretpostavke[uredi | uredi izvor]

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 kontinuuma[uredi | uredi izvor]

Glavna stranica: Mehanika kontinuuma

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 jednačine[uredi | uredi izvor]

Opći oblik jednačine[uredi | uredi izvor]

Opći oblik Navier-Stokesovih jednačina za očuvanje momenta je:

\rho\frac{D\mathbf{v}}{D t} = \nabla\cdot\mathbb{P} + \rho\mathbf{f}

gdje je

  • \rho\ gustoća fluida,
  • \frac{D}{D t} materijalna derivacija,
  • \mathbf{v} vektor brzine,
  • \mathbf{f} vektor masene sile, i
  • \mathbb{P} tenzor koji predstavlja površinske sile koje djeluju na fluidni djelić

Općenito, (u tri dimenzije) \mathbb{P} ima oblik:

\mathbb{P} = \begin{pmatrix}
\sigma_{xx} &  \tau_{xy} & \tau_{xz} \\
\tau_{yx} &  \sigma_{yy} & \tau_{yz} \\
\tau_{zx} &  \tau_{zy} & \sigma_{zz}
\end{pmatrix}

gdje je

  • \sigma\ normalni napon, i
  • \tau\ 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 fluidi[uredi | uredi izvor]

Jednačine za newtonski fluid[uredi | uredi izvor]

Glavna stranica: Newtonski fluid

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

\tau=-\mu\frac{dv}{dx}

gdje je

\tau tangencijalni napon koji trpi fluid ("otpor")
\mu viskoznost fluida - konstanta proporcionalnosti
\frac{dv}{dx} gradijent brzine okomit na pravac tangencijalnog napona

Mehanika fluida u mašinstvu[uredi | uredi izvor]

Mehanika fluida jedno je od ključnih područja proučavanja unutar mašinstva.

Grane mehanike fluida[uredi | uredi izvor]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Portal
Na Wikipediji se nalazi
Portal Fizika koji služi kao glavna stranica za ovu temu.

Zabilješke[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]


Commons logo
U Wikimedijinom spremniku se nalazi još materijala vezanih uz: