Обговорення:Гідродинаміка

Ця стаття є частиною Проєкту:Фізика (рівень: 3, важливість: середня)
	Мета проєкту — створення якісних та інформативних статей на теми, пов'язані фізики. Ви можете покращити цю статтю, відредагувавши її, а на сторінці проєкту вказано, чим ще можна допомогти. Учасники проєкту будуть вам вдячні.
III (у розвитку)	Ця стаття за шкалою оцінок статей Проєкту:Фізика має рівень «стаття у розвитку».
Середня	Важливість цієї статті для проєкту Фізика: «середня»
	Чим допомогти:

Рік	2010	2011
Переглядів	1488	2283

Переклад з російської  :

гідродинаміка — розділ фізики суцільних середовищ , що вивчає рух ідеальних і реальної рідини і газу. Як і в інших розділах фізики суцільних середовищ, перш за все здійснюється перехід від реального середовища, що складається з великого числа окремих атомів або молекул, до абстрактної суцільному середовищу , для якої і записуються рівняння руху .

Основні розділи гідродинаміки

Ідеальне середовище

— Вивчає поведінку уявного середовища без в'язкості, сил тертя і теплопровідності. Дотична напруга рівна нулю. Її можна представити, як систему невеликих пружних куль з нехтує малим об'ємом, що не прилипають один до одного. Вони часто стикаються один з одним. Тому кожна куля переносить при русі масу, імпульс, момент імпульсу, енергію. — Важливі теми цього розділу: визначення ідеального середовища[ http://www3.sympatico.ca/dmi/cfd/book30/glava1_1.htm ], рівняння нерозривності або сплошності[ http://www3.sympatico.ca/dmi/cfd/book30/glava1_2.htm ], рівняння Ейлера і адіабатичності[ http://www3.sympatico.ca/dmi/cfd/book30/glava1_3.htm ], гідростатика[ http://www3.sympatico.ca/dmi/cfd/book30/glava1_4.pdf ], умова відсутності конвекції[ http://www3.sympatico.ca/dmi/cfd/book30/glava1_5z.pdf ], рівняння Бернуллі, потік енергії, потік імпульсу, збереження циркуляції швидкості, потенційний рух, нестискуванасередовище, сила опору при потенційному обтіканні, поверхневі гравітаційні хвилі, внутрішні хвилі в нестискуваному середовищі, хвилі в середовищі, що обертається.

Гідродинаміка ламінарних течій

Гідродинаміка ламінарних течій вивчає поведінку рідини в нетурбулентному режимі. В деяких випадках із спеціальною геометрією рівняння гідродинаміки можуть бути вирішені точно . Деякі найбільш важливі завдання цього розділу гідродинаміки:

• стаціонарна течія ідеальній нестискуваній рідині за різних граничних умов
• стаціонарна течія в'язкій рідині рівняння Навье — Стокса
• хвилі на поверхні ідеальної нестискуваної рідини і інші нестаціонарні явища
• ламінарноє обтікання кінцевих тіл
• течії в різних рідинах, що не змішуються, тангенціальні розриви і їх стійкість
• струмені , краплі і інший перебіг кінцевих розмірів

Турбулентність

Турбулентність — назва такого стану суцільного середовища, газу, рідини, їх сумішей, коли в них спостерігаються хаотичні коливання миттєвих значень тиск , швидкості , температури , щільність щодо деяких середній значень, за рахунок зародження, взаємодії і зникнення в них вихрових рухів різних масштабів, а так само лінійних і нелінійних хвиль, солітонов, струменів. Відбувається їх нелінійне вихрове взаємодія і розповсюдження у просторі та часі.

Турбулентність може виникати і при порушенні сплошності середовища, наприклад, при кавітації (кипінні). При перекиданні і руйнуванні хвилі прибою виникає багатофазна суміш води, повітря, піни. Миттєві параметри середовища стають хаотичними.

Турбулентна течія, мабуть, може бути описана системою нелінійних диференціальних рівнянь. У неї входить рівняння Навье — Стокса , нерозривності і енергії.

Моделювання турбулентності — одна з найбільш важких і невирішених проблем в гідродинаміці і теоретичній фізиці. Турбулентність завжди виникає при перевищенні деяких критичних параметрів: швидкості і розмірів обтічного тіла або зменшення в'язкості . Вона так само може виникати за сильно нерівномірних граничних і початкових умов на межі обтічного тіла. Або, може зникати при сильному прискоренні потоку на поверхні, при сильній стратіфікациі середовища. Оскільки турбулентність характеризується випадковою поведінкою миттєвих значень швидкості і тиску, температури в даній точці рідини або газі, то це означає, що за одних і тих же умов детальна картина розподілу цих величин в рідині буде різною і практично ніколи не повторюється. Тому, миттєвий розподіл швидкості в різних точках турбулентного потоку зазвичай не представляє інтересу, а важливими є усереднені величини. Проблема опису гідродинамічної турбулентностюку полягає, зокрема, і в тому, що поки не вдається на підставі тільки рівнянь гідродинаміки передбачити, коли саме повинен починатися турбулентний режим і що саме в нім повинно відбуватися без експериментальних даних. На суперкомп'ютерах вдається моделювати тільки деякі типи течій. В результаті, доводиться задовольнятися лише феноменологічним, наближеним описом. До кінця XX сторіччя два результати, що описують турбулентний рух рідини вважалися непорушними, — «універсальний» закон фон Кармана-прандтля про розподіл середньої локальної швидкості перебігу рідини (вода, повітря) в гладких трубах при високих значеннях числа Рейнольдса і теорія Колмогорова-Обухова про локальну структуру турбулентності.

Значний прорив в теорії турбулентності при дуже високих числах Рейнольдса пов'язаний з роботами Андрія Миколайовича Колмогорова 1941 і 1962 років, який встановив, що при деякому інтервалі чисел Рейнольдса локальна статистична структура турбулентності носить універсальний характер, залежить від декількох внутрішніх параметрів і не залежить від зовнішніх умов.

см. також:

• Теорія диференціальних рівнянь
• Математична фізика

Надзвукова гідродинаміка

Цей розділ вивчає поведінка течій при їх швидкостях поблизу або що перевищують швидкість звуку в середовищі. Відмітною особливістю такого режиму є те, що при нім виникають ударні хвилі . У певних випадках, наприклад, при детонація , структура і властивості ударної хвилі ускладнюються. Цікавий також випадок, коли швидкості течій такі високі, що стають близькими до швидкості світла . Такі течії спостерігаються в багатьох астрофізичних об'єктах, і їх поведінка вивчає релятивістська гідродинаміка .

Тепломассообмен

Часто перебіг рідин супроводжується нерівномірним розподілом температури (охолодження тіл в рідини, перебіг гарячої рідини по трубах). При цьому властивості рідини (щільність , в'язкість , теплопровідність ) можуть самі залежати від локальної температури. У такому разі завдання про розповсюдження тепла і завдання руху рідини стають зв'язаними. Додаткова складність таких завдань полягає в тому, що часто прості рішення стають нестійкими.

Магнітна гідродинаміка

Описує поведінку електропровідних середовищ (рідких метал ов, електроліт ов плазми ) в магнітному полі . Теоретична основа магнітної гідродинаміки - рівняння гідродинаміки з урахуванням електричних струмів і магнітних полів в середовищі і рівнянь Максвела . У середовищах з великою провідність ю (гаряча плазма ) і (або) великими розмірами (астрофізичні об'єкти ) до звичайного газодинамічного тиску додаються магнітний тиск і магнітне натягнення , яке приводить до появи хвиль Альвена . За допомогою магнітної гідродинаміки описуються багато явищ космічної фізики : планета рниє і зоряні магнітні поля, походження магнітних полів галактик сонячний цикл хромосферниє спалахи на сонце сонячні плями .

Прикладна гідродинаміка

Сюди відносяться різні конкретні науково-технічні завдання. Серед інших завдань згадаємо

• завдання обтікання літальних апаратів і водних засобів
• фізика гідросфери і фізика атмосфери
• гідродинаміка горіння

Реологія

Реологія — розділ гідродинаміки, що вивчає поведінку нелінійних рідин, т. е. таких рідин, для яких залежності швидкості течії від прикладеної сили нелінійна. Приклади нелінійних рідин — пасти, гелі, склоподібні тіла, псевдопластики, віськоеластіки. Реологія активно використовується в матеріалознавстві , в геофізиці .

Посилання

• [ http://www.fluidmech.net/ Fluid Mechanics // Prof. M.s. Cramer's (Virginia Tech) ]
• [ http://www.navier-stokes.net/ Navier-stokes Equations: Foundations of Fluid Mechanics/ / Prof. M.s. Cramer's (Virginia Tech) ]
• [ http://hydrodynamics-info.org/ Сайт, присвячений магнітой гідродинаміці ]

[[ :Категорія:фізіка суцільних середовищ ]] Категорія:гидродінаміка

bg:хидродінаміка cs:hydrodynamika de:hydrodynamik en:hydrodynamics es:hidrodinбmica he:???????????? it:idrodinamica nl:vloeistofdynamica no:hydrodynamikk pl:hydrodynamika pt:hidrodinвmica sk:hydrodynamika sv:hydrodynamik