i fysikk har fluid flow alle slags aspekter-jevn eller ustabil — komprimerbar eller inkompressibel, viskøs eller nonviscous, og roterende eller irrotational, for å nevne noen. Noen av disse egenskapene reflekterer egenskapene til væsken selv, og andre fokuserer på hvordan væsken beveger seg.
Merk at væskestrømmen kan bli svært kompleks når den blir turbulent. Fysikere har ikke utviklet noen elegante ligninger for å beskrive turbulens fordi hvordan turbulens fungerer, avhenger av det enkelte system-enten du har vann som strømmer gjennom et rør eller luft som strømmer ut av en jetmotor. Vanligvis må du ty til datamaskiner for å håndtere problemer som involverer væsketurbulens.
fluid jevnhet: Jevn eller ustabil strømning
Væskestrømmen kan være jevn eller ustabil, avhengig av væskens hastighet:
-
Rolig. I jevn væskestrøm er hastigheten til væsken konstant når som helst.
-
Ustø. Når strømmen er ustabil, kan væskens hastighet variere mellom to punkter.
for eksempel, anta at du sitter ved siden av en bekk og merk at vannstrømmen ikke er stabil: du ser eddies og backwash og alle slags virvlende. Tenk deg hastighetsvektorer for hundre poeng i vannet, og du får et godt bilde av ustabil strømning-hastighetsvektorene kan peke over hele kartet, selv om hastighetsvektorene generelt følger strømens samlede gjennomsnittlige strømning.
væskeklemmbarhet: Komprimerbar eller inkompressibel strømning
Væskestrøm kan komprimerbar eller inkompressibel, avhengig av om du enkelt kan komprimere væsken. Væsker er vanligvis nesten umulig å komprimere, mens gasser (også betraktet som væske) er svært komprimerbare.
et hydraulisk system fungerer bare fordi væsker er inkompressible — det vil si når du øker trykket på ett sted i hydraulikksystemet, øker trykket for å matche overalt i hele systemet. Gasser er derimot svært komprimerbare — selv når sykkeldekket er strukket til grensen, kan du fortsatt pumpe mer luft inn i det ved å trykke ned på stemplet og klemme det inn.
Væsketykkelse: Viskøs eller ikke-viskøs strømning
Væskestrøm kan være viskøs eller ikke-viskøs. Viskositet er et mål på tykkelsen av en væske, og svært gloppy væsker som motorolje eller sjampo kalles viskøse væsker.
Viskositet er faktisk et mål for friksjon i væsken. Når en væske strømmer, gni lagene av væske mot hverandre, og i meget viskøse væsker er friksjonen så stor at lagene av strømning trekker mot hverandre og hindrer den strømmen.
Viskositet varierer vanligvis med temperatur, fordi når molekylene i en væske beveger seg raskere (når væsken er varmere), kan molekylene lettere glide over hverandre. Så når du heller pannekake sirup, kan du for eksempel merke at det er veldig tykt i flasken, men sirupen blir ganske rennende når den sprer seg over de varme pannekaker og varmes opp.
fluid spinning: Rotasjons-eller irrotasjonsstrøm
Væskestrøm kan være rotasjons-eller irrotasjonsstrøm. Hvis du, når du reiser i en lukket sløyfe, legger opp alle komponentene i væskehastighetsvektorene langs banen din og sluttresultatet ikke er null, så er strømmen roterende.
for å teste om en flyt har en rotasjonskomponent, kan du sette en liten gjenstand i strømmen og la strømmen bære den. Hvis det lille objektet spinner, er strømmen roterende; hvis objektet ikke spinner, er strømmen irrotasjonell.
se for eksempel på vannet som strømmer i en bekk. Det virvler rundt steiner, curling rundt hindringer. På slike steder har vannstrømmen en rotasjonskomponent.
Noen strømmer som du kanskje tror er roterende, er faktisk irrotasjonelle. For eksempel, vekk fra sentrum, er en hvirvel faktisk en irrotasjonsflyt! Du kan se dette hvis du ser på vannet drenering fra badekaret. Hvis du plasserer en liten flytende gjenstand i strømmen, går den rundt plugghullet, men det spinner ikke om seg selv; derfor er strømmen irrotasjonell.
på den annen side kan strømmer som ikke har noen tilsynelatende rotasjon faktisk være roterende. Ta en skjærstrøm, for eksempel. I en skjærstrøm beveger alt væsken seg i samme retning, men væsken beveger seg raskere på den ene siden. Anta at væsken beveger seg raskere til venstre enn til høyre. Væsken beveger seg ikke i en sirkel i det hele tatt, men hvis du plasserer et lite flytende objekt i denne strømmen, er strømmen på venstre side av objektet litt raskere, slik at objektet begynner å snurre. Strømmen er roterende.