a fizikában a folyadékáramlásnak mindenféle aspektusa van — állandó vagy instabil, összenyomható vagy összenyomhatatlan, viszkózus vagy nem viszkózus, rotációs vagy irrotációs, hogy csak néhányat említsünk. Ezen jellemzők egy része maga a folyadék tulajdonságait tükrözi, mások pedig a folyadék mozgására összpontosítanak.
vegye figyelembe, hogy a folyadékáramlás nagyon bonyolulttá válhat, ha turbulenssé válik. A fizikusok nem fejlesztettek ki elegáns egyenleteket a turbulencia leírására, mert a turbulencia működése az egyes rendszerektől függ — függetlenül attól, hogy víz van-e egy csövön keresztül, vagy levegő áramlik ki egy sugárhajtóműből. Általában számítógépekhez kell folyamodnia a folyadék turbulenciával járó problémák kezeléséhez.
folyadék egyenletesség: állandó vagy instabil áramlás
a folyadék áramlása a folyadék sebességétől függően egyenletes vagy instabil lehet:
-
lassan. Állandó folyadékáramlás esetén a folyadék sebessége bármely ponton állandó.
-
bizonytalan. Ha az áramlás bizonytalan, a folyadék sebessége bármely két pont között eltérhet.
tegyük fel például, hogy egy patak mellett ül, és vegye figyelembe, hogy a víz áramlása nem egyenletes: örvényeket, visszamosást és mindenféle örvényt lát. Képzeljünk el sebességvektorokat a víz száz pontján, és jó képet kapunk a bizonytalan áramlásról — a sebességvektorok az egész térképen mutathatnak, bár a sebességvektorok általában követik a patak teljes átlagos áramlását.
folyadék összenyomhatóság: Összenyomható vagy összenyomhatatlan áramlás
a folyadékáram lehet összenyomható vagy összenyomhatatlan, attól függően, hogy könnyen összenyomhatja-e a folyadékot. A folyadékokat általában szinte lehetetlen összenyomni, míg a gázok (folyadéknak is tekinthetők) nagyon összenyomhatók.
a hidraulikus rendszer csak azért működik, mert a folyadékok összenyomhatatlanok — vagyis amikor a hidraulikus rendszer egyik helyén növeli a nyomást, a nyomás növekszik, hogy az egész rendszerben mindenhol megfeleljen. A gázok viszont nagyon összenyomhatók — még akkor is, ha a kerékpár gumiabroncsát a határáig nyújtják, még mindig több levegőt pumpálhat bele a dugattyú lenyomásával és benyomásával.
Folyadékvastagság: viszkózus vagy nem viszkózus áramlás
folyadékáramlás lehet viszkózus vagy nem viszkózus. A viszkozitás a folyadék vastagságának mértéke, a nagyon zavaros folyadékokat, például a motorolajat vagy a sampont viszkózus folyadékoknak nevezzük.
a viszkozitás valójában a folyadék súrlódásának mértéke. Amikor egy folyadék áramlik, a folyadékrétegek egymáshoz dörzsölődnek, és nagyon viszkózus folyadékokban a súrlódás olyan nagy, hogy az áramlási rétegek egymás ellen húzódnak, és akadályozzák ezt az áramlást.
a viszkozitás általában a hőmérséklettől függően változik, mert amikor egy folyadék molekulái gyorsabban mozognak (amikor a folyadék melegebb), a molekulák könnyebben csúszhatnak egymásra. Tehát amikor például palacsintaszirupot öntünk, észrevehetjük, hogy nagyon vastag az üvegben, de a szirup meglehetősen folyóssá válik, amikor a meleg palacsintákra terjed és felmelegszik.
folyékony fonás: Rotációs vagy irrotációs áramlás
a folyadékáram lehet rotációs vagy irrotációs. Ha zárt hurokban haladva összeadja a folyadéksebesség-Vektorok összes összetevőjét az út mentén, és a végeredmény nem nulla, akkor az áramlás forgó.
annak teszteléséhez, hogy egy áramlásnak van-e forgási komponense, egy kis tárgyat helyezhet az áramlásba, és hagyhatja, hogy az áramlás vigye. Ha a kis tárgy forog, az áramlás forgó; ha az objektum nem forog, az áramlás irrotációs.
például nézze meg a patakban folyó vizet. A kövek körül örvénylik, az akadályok körül görbül. Ilyen helyeken a vízáram forgó komponenssel rendelkezik.
néhány áramlás, amelyről azt gondolhatja, hogy rotációs, valójában irrotációs. Például, távol a központtól, az örvény valójában irrotációs áramlás! Ezt láthatja, ha megnézi a fürdőkádból kifolyó vizet. Ha egy kis úszó tárgyat helyez az áramlásba, akkor az a dugólyuk körül megy, de nem forog önmagáról; ezért az áramlás irrotációs.
másrészt azok az áramlások, amelyeknek nincs látszólagos forgása, valójában forgathatók. Vegyünk például egy nyírási áramlást. Nyíróáramban az összes folyadék ugyanabba az irányba mozog, de a folyadék az egyik oldalon gyorsabban mozog. Tegyük fel, hogy a folyadék gyorsabban mozog a bal oldalon, mint a jobb oldalon. A folyadék egyáltalán nem mozog körben, de ha egy kis lebegő tárgyat helyez el ebben az áramlásban, akkor az objektum bal oldalán az áramlás valamivel gyorsabb, így az objektum forogni kezd. Az áramlás forgó.