w fizyce przepływ płynu ma różne aspekty — stały lub niestabilny, ściśliwy lub niezrozumiały, lepki lub niedyskusyjny oraz obrotowy lub irrotacyjny, aby wymienić tylko kilka. Niektóre z tych cech odzwierciedlają właściwości samej cieczy, a inne koncentrują się na tym, jak płyn się porusza.
zauważ, że przepływ płynu może stać się bardzo złożony, gdy staje się burzliwy. Fizycy nie opracowali żadnych eleganckich równań opisujących turbulencje, ponieważ sposób działania turbulencji zależy od indywidualnego układu-czy woda spływa kaskadowo przez rurę, czy powietrze wypływa z silnika odrzutowego. Zwykle trzeba uciekać się do komputerów, aby poradzić sobie z problemami związanymi z turbulencjami płynów.
równomierność płynu: stały lub niestabilny przepływ
przepływ płynu może być stały lub niestabilny, w zależności od prędkości płynu:
-
spokojnie. W stałym przepływie płynu prędkość płynu jest stała w dowolnym punkcie.
-
niepewny. Gdy przepływ jest niestabilny, prędkość płynu może się różnić między dowolnymi dwoma punktami.
na przykład, załóżmy, że siedzisz przy strumieniu i zauważasz, że przepływ wody nie jest stały: widzisz wiry, płukanie wsteczne i wszelkiego rodzaju wirowanie. Wyobraźmy sobie wektory prędkości dla stu punktów w wodzie i otrzymujemy dobry obraz niestabilnego przepływu-wektory prędkości mogą być skierowane na całą mapę, chociaż wektory prędkości zazwyczaj podążają za ogólnym średnim przepływem strumienia.
: Przepływ ściśliwy lub niezciśnieniowy
przepływ płynu może być ściśliwy lub niezciśnieniowy, w zależności od tego, czy można łatwo skompresować płyn. Ciecze są zwykle prawie niemożliwe do ściśnięcia, podczas gdy gazy (również uważane za płyn) są bardzo ściśliwe.
układ hydrauliczny działa tylko dlatego, że ciecze są niezrozumiałe — to znaczy, gdy zwiększasz ciśnienie w jednym miejscu w układzie hydraulicznym, ciśnienie wzrasta, aby dopasować się wszędzie w całym systemie. Z drugiej strony gazy są bardzo ściśliwe – nawet gdy opona roweru jest naciągnięta do granic możliwości, nadal można pompować do niej więcej powietrza, naciskając tłok i wciskając go.
Grubość płynu: lepki lub niedyskusyjny przepływ
przepływ cieczy może być lepki lub niedyskusyjny. Lepkość jest miarą grubości płynu, a bardzo ponure płyny, takie jak olej silnikowy lub szampon, nazywane są lepkimi płynami.
lepkość jest w rzeczywistości miarą tarcia w cieczy. Kiedy płyn płynie, warstwy płynu ocierają się o siebie, a w bardzo lepkich płynach tarcie jest tak wielkie, że warstwy Przepływu przyciągają się do siebie i utrudniają ten przepływ.
lepkość zwykle zmienia się w zależności od temperatury, ponieważ gdy cząsteczki płynu poruszają się szybciej (gdy płyn jest cieplejszy), cząsteczki mogą łatwiej przesuwać się po sobie. Na przykład, kiedy nalewasz syrop naleśnikowy, możesz zauważyć, że jest bardzo gęsty w butelce, ale syrop staje się dość ciekły, gdy rozprzestrzenia się na ciepłych naleśnikach i nagrzewa.
: Przepływ obrotowy lub irrotacyjny
przepływ płynu może być obrotowy lub irrotacyjny. Jeśli podczas podróży w zamkniętej pętli zsumujesz wszystkie składniki wektorów prędkości płynu wzdłuż Twojej ścieżki, a wynik końcowy nie będzie zerowy, to przepływ będzie rotacyjny.
aby sprawdzić, czy przepływ ma składnik obrotowy, możesz umieścić mały obiekt w przepływie i pozwolić przepływowi go przenosić. Jeśli mały obiekt obraca się, przepływ jest obrotowy; jeśli obiekt nie obraca się, przepływ jest irrotational.
na przykład spójrz na wodę płynącą w potoku. Wije się wokół kamieni, zwija się wokół przeszkód. W takich miejscach przepływ wody ma element obrotowy.
niektóre przepływy, które mogą ci się wydawać obrotowe, są w rzeczywistości irrotacyjne. Na przykład, z dala od centrum, wir jest w rzeczywistości przepływem irrotational! Możesz to zobaczyć, jeśli spojrzysz na wodę spływającą z Twojej wanny. Jeśli umieścisz mały pływający obiekt w przepływie, okrąża on otwór wtyczki, ale nie kręci się wokół siebie; dlatego przepływ jest irrotacyjny.
z drugiej strony, przepływy, które nie mają pozornego obrotu, mogą być w rzeczywistości obrotowe. Weźmy na przykład przepływ ścinania. W przepływie ścinającym cały płyn porusza się w tym samym kierunku, ale płyn porusza się szybciej po jednej stronie. Załóżmy, że płyn porusza się szybciej po lewej stronie niż po prawej. Płyn w ogóle nie porusza się po okręgu, ale jeśli umieścisz mały pływający obiekt w tym przepływie, przepływ po lewej stronie obiektu jest nieco szybszy, więc obiekt zaczyna się obracać. Przepływ jest obrotowy.