物理学では、流体の流れは、いくつかを示すために、安定または非定常、圧縮性または非圧縮性、粘性または非粘性、および回転または非回転のすべての種類の側面を持っています。 これらの特性のいくつかは、液体自体の特性を反映し、他のものは、流体がどのように動いているかに焦点を当てています。
乱流になると、流体の流れが非常に複雑になることに注意してください。 乱流の仕組みは、パイプを通って水が流れているのか、ジェットエンジンから空気が流れているのか、個々のシステムに依存するため、物理学者は乱流を 通常、流体の乱流を伴う問題を処理するためにコンピュータに頼らなければなりません。
流体の均一性:定常流または非定常流
流体の流れは、流体の速度に応じて、定常流または非定常流にすることができます:
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落ち着け 定常流体の流れでは、流体の速度は任意の点で一定である。
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不安定だ 流れが非定常である場合、流体の速度は任意の2つの点間で異なる可能性があります。
たとえば、あなたがストリームの側に座っていると仮定し、水の流れが安定していないことに注意してください:あなたは渦と逆洗と渦のすべての種類 水中の百点の速度ベクトルを想像すると、非定常流れの良い画像が得られます—速度ベクトルはマップ上を指すことができますが、速度ベクトルは一般的にストリームの全体的な平均流れに従います。
: 圧縮性または非圧縮性フロー
流体の流れは、流体を簡単に圧縮できるかどうかに応じて、圧縮性または非圧縮性にすることができます。 液体は通常、圧縮することはほぼ不可能ですが、気体(流体とも考えられる)は非常に圧縮性があります。
油圧システムは、液体が非圧縮性であるためにのみ機能します。 ガスは、一方では、非常に圧縮性である—あなたのバイクのタイヤが限界に伸びている時でさえ、プランジャーで押し下げ、絞ることによってまだそれにより多くの空気をそれにポンプでくむことができる。
流体の厚さ:粘性流または非粘性流
液体の流れは粘性流または非粘性流にすることができます。 粘度は、流体の厚さの尺度であり、そのようなモーターオイルやシャンプーなどの非常にgloppy流体は粘性流体と呼ばれています。
粘度は、実際には流体中の摩擦の尺度です。 流体が流れるとき、流体の層は互いに摩擦し、非常に粘性のある流体では、摩擦は非常に大きいので、流れの層は互いに引っ張り、その流れを妨げる。
粘度は通常、流体の分子がより速く動いているとき(流体が暖かいとき)、分子が互いに滑りやすくなるため、温度によって変化します。 だから、パンケーキシロップを注ぐとき、例えば、あなたはそれが瓶の中で非常に厚いことに気づくかもしれませんが、それは暖かいパンケーキの上に広
: 回転または非回転の流れ
流体の流れは、回転または非回転にすることができます。 閉ループ内を移動するときに、経路に沿った流体速度ベクトルのすべての成分を加算し、最終結果がゼロでない場合、流れは回転します。
フローに回転成分があるかどうかをテストするには、フローに小さなオブジェクトを入れて、フローにそれを運ばせることができます。 小さな物体が回転する場合、流れは回転であり、物体が回転しない場合、流れは非回転である。
例えば、小川の中を流れる水を見てみましょう。 それは障害物の周りにカールし、石の周りに渦を巻きます。 そのような場所では、水の流れは回転成分を有する。
あなたが回転していると思うかもしれないいくつかの流れは、実際には回転していません。 たとえば、中心から離れていると、渦は実際には非回転の流れです! あなたの浴槽から流出する水を見ればこれを見ることができる。 流れの中に小さな浮遊物を置くと、それはプラグ穴の周りを回りますが、それ自体は回転しません。
一方、見かけ上の回転を持たないフローは、実際には回転することができます。 例えば、せん断流を取る。 せん断流では、すべての流体が同じ方向に移動していますが、流体は一方の側でより速く移動しています。 流体が右よりも左の方が速く動いているとします。 流体はまったく円で動いていませんが、この流れに小さな浮動オブジェクトを配置すると、オブジェクトの左側の流れがわずかに速くなるため、オ 流れは回転です。