Fluid dinamika
A folyadékdinamika a folyadékok (folyadékok és gázok) működéséről szól. Ez a fizika egyik legrégebbi része, és fizikusok, matematikusok és mérnökök tanulmányozzák. A matematika matematikai képletekkel, úgynevezett egyenletekkel tudja leírni, hogyan mozognak a folyadékok. A gázok áramlástanát aerodinamikának nevezik.
A folyadékok viselkedésének megértése segít megérteni olyan dolgokat, mint a repülés vagy az óceáni áramlatok. A folyadékdinamikát például felhasználhatjuk az időjárás megértéséhez, mivel a felhők és a levegő is folyadékok. A folyadékdinamikát arra is használhatjuk, hogy megértsük, hogyan repülnek a repülőgépek a levegőben, vagy hogyan mozognak a hajók és a tengeralattjárók a vízben.
A számítógépes programok a folyadékdinamika matematikai egyenleteit használhatják a mozgó folyadékok működésének modellezésére és előrejelzésére. A számítógépek nagyon sokat segítettek a folyadékdinamika megértésében, és vannak, akik csak számítógéppel tanulmányozzák, hogyan lehet modellezni vagy szimulálni a folyadékokat. Azt, hogy a folyadékdinamikát hogyan lehet számítógépekkel tanulmányozni, számításos folyadékdinamikának (vagy röviden CFD-nek) nevezik.
Fontos egyenletek a folyadékdinamikában
A folyadékáramlást szabályozó matematikai egyenleteket egyszerű elgondolni, de nagyon nehéz megoldani. A legtöbb valós életbeli esetben nincs mód arra, hogy a megoldást le lehessen írni, és helyette számítógépet kell használni a válasz kiszámításához. Három alapvető egyenlet három szabályon alapul.
A tömeg megőrzése: a tömeg nem keletkezik és nem semmisül meg, egyszerűen csak egyik helyről a másikra mozog. Ez adja a tömegmegmaradási egyenletet. Néha ez nem alkalmazható, például egy kémiai reakcióval járó áramlás esetén.
Az energia megmaradása: ez a termodinamika első törvénye, az energia soha nem keletkezik vagy semmisül meg, csak megváltoztatja formáját (pl. a mozgási energiát potenciális energiává alakítja), vagy elmozdul.
Az impulzusmegmaradás: ez Newton második törvénye, amely kimondja, hogy az erő = az impulzusváltozás sebessége. A lendület a tömeg és a sebesség szorzata. A lendületegyenletek azok az egyenletek, amelyek megnehezítik a folyadékdinamikai problémák megoldását. Számos különböző változat létezik, amelyek számos különböző hatást tartalmaznak. A Navier-Stokes-egyenletek az impulzusegyenletek, az Euler-egyenletek pedig a Navier-Stokes-egyenletek, de a viszkozitás nélkül. Egy 1D problémában egy impulzusegyenlet van, 3D-ben pedig három, minden térirányban egy-egy.
Az egyenletek megoldásához gyakran több információra van szükség állapotegyenlet formájában. Ez a termodinamikai tulajdonságokat (általában a nyomást és a hőmérsékletet) hozza összefüggésbe egymással egy adott folyadéktípus esetében. Ilyen például az "ideális gáz" állapotegyenlet, amely a nyomást, a hőmérsékletet és a sűrűséget kapcsolja össze, és jól működik normál nyomáson lévő gázokra (például a légköri nyomáson lévő levegőre).
- Poiseuille-egyenlet
- Bernoulli-tétel
- Navier-Stokes egyenletek
Kapcsolódó oldalak
Kérdések és válaszok
K: Miről szól a Fluid Dynamics című könyv?
V: A Fluid Dynamics arról beszél, hogyan működnek a folyadékok (folyadékok és gázok).
K: Ki tanulmányozza a Fluiddinamikát?
V: A Fluiddinamikát fizikusok, matematikusok és mérnökök tanulmányozzák.
K: Hogyan tudja a matematika leírni a folyadékok mozgását?
V: A matematika matematikai képletekkel, úgynevezett egyenletekkel tudja leírni, hogyan mozognak a folyadékok.
K: Hogyan nevezik a gázok áramlástanát?
V: A gázok áramlástanát aerodinamikának nevezik.
K: Miért fontos megérteni, hogyan viselkednek a folyadékok?
V: A folyadékok viselkedésének megértése segít megérteni olyan dolgokat, mint a repülés vagy az óceáni áramlatok.
K: Hogyan használhatják a számítógépes programok a folyadékdinamika matematikai egyenleteit?
V: A számítógépes programok a folyadékdinamika matematikai egyenleteit használhatják a mozgó folyadékok viselkedésének modellezésére és előrejelzésére.
K: Mi a neve annak, hogy a folyadékdinamika tanulmányozását számítógépekkel lehet végezni?
V: Azt, hogy a folyadékdinamikát hogyan lehet számítógépekkel tanulmányozni, számításos folyadékdinamikának (röviden CFD) nevezik.
