fysiikassa nestevirtauksella on kaikenlaisia näkökohtia-vakaa tai epävakaa, kokoonpuristuva tai kokoonpuristuva, viskoosi tai ei-viskoosinen, ja rotaatio tai irrotationaalinen, muutamia mainitaksemme. Jotkut näistä ominaisuuksista heijastavat nesteen ominaisuuksia, ja toiset keskittyvät siihen, miten neste liikkuu.
huomaa, että fluidin virtaus voi muuttua turbulenttiseksi. Fyysikot eivät ole kehittäneet mitään elegantteja yhtälöitä turbulenssin kuvaamiseksi, koska turbulenssin toiminta riippuu yksittäisestä järjestelmästä — virtaako vesi putken läpi vai virtaako ilma suihkumoottorista ulos. Yleensä joudut turvautumaan tietokoneisiin käsitelläksesi ongelmia, joihin liittyy nesteen turbulenssia.
fluidin tasaisuus: tasainen tai epävakaa virtaus
fluidin virtaus voi olla tasainen tai epävakaa riippuen fluidin nopeudesta:
-
varovasti. Tasaisessa nestevirrassa nesteen nopeus on vakio missä tahansa kohdassa.
-
epävakaa. Kun virtaus on epävakaa, nesteen nopeus voi vaihdella minkä tahansa kahden pisteen välillä.
Oletetaan esimerkiksi, että istut virran vierellä ja huomaat, että veden virtaus ei ole tasainen: näet pyörrettä ja takapuskuria ja kaikenlaista pyörrettä. Kuvittele nopeusvektorit sadalle pisteelle vedessä, niin saat hyvän kuvan epävakaasta virtauksesta — nopeusvektorit voivat osoittaa koko kartalle, vaikka nopeusvektorit yleensä seuraavat virran yleistä keskivirtausta.
nesteen puristettavuus: Kokoonpuristuva tai kokoonpuristuva virtaus
nesteen virtaus voi olla kokoonpuristuvaa tai kokoonpuristuvaa riippuen siitä, pystytkö puristamaan nestettä helposti. Nesteitä on yleensä lähes mahdotonta pakata, kun taas kaasut (joita pidetään myös nesteenä) ovat hyvin puristettavissa.
hydraulinen järjestelmä toimii vain siksi, että nesteet ovat puristamattomia — toisin sanoen Kun nostat painetta yhdessä kohdassa hydraulista järjestelmää, paine kasvaa vastaamaan kaikkialla koko järjestelmässä. Kaasut sen sijaan ovat hyvin puristettavissa — vaikka pyörän rengas olisi venytetty äärimmilleen, voit silti pumpata siihen enemmän ilmaa painamalla mäntää alas ja puristamalla sen sisään.
Nestepaksuus: viskoosi tai epäviisas virtaus
nestevirta voi olla viskoosi tai epäviisas. Viskositeetti on nesteen paksuuden mitta, ja hyvin gloppy-nesteitä, kuten moottoriöljyä tai shampoota, kutsutaan viskoosisiksi nesteiksi.
viskositeetti on itse asiassa kitkan mitta nesteessä. Kun neste virtaa, nestekerrokset hankautuvat toisiaan vasten, ja hyvin viskoosisissa nesteissä kitka on niin suuri, että virtauskerrokset vetävät toisiaan vasten ja haittaavat tätä virtausta.
viskositeetti vaihtelee yleensä lämpötilan mukaan, koska kun nesteen molekyylit liikkuvat nopeammin (kun neste on lämpimämpää), molekyylit voivat helpommin liukua toistensa yli. Esimerkiksi lettusiirappia kaadettaessa voi huomata, että se on pullossa hyvin paksua, mutta siirapista tulee melko juoksevaa, kun se leviää lämpimien lettujen päälle ja kuumenee.
Nestekehrääjä: Rotaatio-tai irrotaatiovirta
Fluidivirta voi olla rotaatio-tai irrotaatiovirta. Jos suljetussa silmukassa kulkiessasi lasket yhteen kaikki nesteen nopeusvektorien komponentit reittiäsi pitkin ja lopputulos ei ole nolla, virtaus on pyörivä.
jos haluat testata, onko virtauksessa pyörimiskomponentti, voit laittaa virtaukseen pienen kappaleen ja antaa virtauksen kuljettaa sitä. Jos pieni kappale pyörii, virtaus on pyörivä; jos kappale ei pyöri, virtaus on irrotationaalinen.
katso esimerkiksi purossa virtaavaa vettä. Se kiemurtelee kivien ympärillä ja kaartelee esteiden ympärillä. Tällaisissa paikoissa, veden virtaus on pyörivä komponentti.
jotkut virrat, joita voi luulla rotaatioksi, ovat itse asiassa irrotationaalisia. Esimerkiksi, pois keskustasta, pyörre on itse asiassa irrotational virtaus! Sen huomaa, kun katsoo ammeesta valuvaa vettä. Jos pieni kelluva kappale laitetaan virtaukseen, se kiertää pistokeaukon, mutta ei pyöri itsestään; siksi virtaus on irrotationaalinen.
toisaalta virtaukset, joilla ei ole näennäistä kiertoa, voivat itse asiassa olla kiertoliikkeitä. Otetaan esimerkiksi leikkausvirta. Leikkausvirtauksessa kaikki neste liikkuu samaan suuntaan, mutta neste liikkuu toisella puolella nopeammin. Oletetaan, että neste liikkuu nopeammin vasemmalla kuin oikealla. Fluidi ei liiku ympyrässä lainkaan, mutta jos tähän virtaukseen sijoittaa pienen kelluvan kappaleen, virtaus kappaleen vasemmalla puolella on hieman nopeampi, jolloin kappale alkaa pyöriä. Virtaus on pyörivä.