Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Động lực học chất lưu”

<p role="presentation">{{Continuum mechanics|fluid}}</p>[[Tập_tin:Teardrop_shape.svg|nhỏ|300x300px|Typical [[aerodynamic]] teardrop shape, assuming a [[viscous]] medium passing from left to right, the diagram shows the pressure distribution as the thickness of the black line and shows the velocity in the [[boundary layer]] as the violet triangles. The green [[Vortex generator|vortex generators]] prompt the transition to [[Turbulent_flow]] and prevent back-flow also called [[Flow_separation]] from the high pressure region in the back. The surface in front is as smooth as possible or even employs [[Dermal denticle|shark-like skin]], as any turbulence here reduce the energy of the airflow. The truncation on the right, known as a [[Kammback]], also prevents backflow from the high pressure region in the back across the [[Spoiler (aeronautics)|spoilers]] to the convergent part.]]Trong vật lý học, động lực học chất lưu là một nhánh của cơ học chất lưu, giải quyết các vấn đề của dòng chảy chất lưu – khoa học tự nhiên về  chuyển động chất lưu (chất lỏng và các chất khí). Động lực học chất lưu cũng có vài nhánh nhỏ bao gồm: Khí động lực học (nghiên cứu chuyển đông của không khí và các chất khí khác) và Thủy động lực học (nghiên cứu chuyển động của chất lỏng). Động lực học chất lưu có rất nhiều ứng dụng, bao gồm việcnhư tính toán lực và mô men trên khí cụ bay, xác định lưu lượng khối lượng của xăng dầu trong các đường ống, dự đoán các mô hình thời tiết, giải thích tinh vân giữa các vì sao và mô hình hóa các vụ nổ vũ khí phân hạch. Một số nguyên tắc của nó thậm chí còn được sử dụng trong kỹ thuật giao thông trong đó chuyển động giao thông được coi như là chuyển động của một chất lỏng liên tục (and crowd dynamics ???).

Động lực học chất lỏnglưu cung cấp một cấu trúc có tính hệ thống – làm nền tảng cho các môn học thực hành nói trên - bao hàm các định luật thực nghiệm và bán thực nghiệm xuất phát từ việc đo lưu lượng và được sử dụng để giải quyết các vấn đề thực tế. Các giải pháp cho một vấn đề động lực học chất lỏnglưu thường liên quan đến việc tính toán các đặc tính khác nhau của chất lỏnglưu, chẳng hạn như vận tốc dòng chảy, áp suất, khối lượng riêng và nhiệt độ, như là các hàm của không gian và thời gian.

Trước thế kỷ XX, thủy động lực học là đồng nghĩa với động lực học chất lưu. Điều này vẫn được phản ánh trong tên gọi của một số chủ đề động lực học chất lưu, như là Từ thủy động lực học ( hay Thủy động lực học của chất lưulỏng dẫn điện, English: ([[magnetohydrodynamicsMagnetohydrodynamics]]) và ổn định thủy động lực học, cả hai cũngđều có thể được áp dụng cho các loại chất khí.<ref>{{Cite book|title=The Dawn of Fluid Dynamics: A Discipline Between Science and Technology|first=Michael|last=Eckert|publisher=Wiley|year=2006|isbn=3-527-40513-5|page=ix}}</ref>

Các tiên đề cơ bản của động lực học chất lưu là các định luật bảo toàn, cụ thể là, bảo toàn khối lượng , bảo toàn động lượng tuyến tính (còn được gọi là Định Luậtluật thứ hai của Newton về chuyển động), và bảo tồntoàn năng lượng (còn được gọi là Định Luậtluật thứ nhất của nhiệt động lực học). Những định luật này được dựa trên cơ học cổ điển và được sửa đổi trong cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng. Chúng được biểu diễn bằng Định lý Vận chuyển Reynolds.

Ngoài ra, các chất lưu được cho là tuân theo các giả định liên tục. Các chất lưu bao gồm các phân tử va chạm với nhau và các vật thể rắn. Tuy nhiên, giả định liên tục coi các chất lỏnglưu là liên tục, chứ không phải rời rạc. Do đó, các thuộc tính như khối lượng riêng, áp suất, nhiệt độ, và vận tốc dòng chảy được giả định cũng được xác định tại các điểm cực nhỏ, và được giả định thay đổi liên tục từ điểm này đến điểm khác. Việc này đã bỏ qua thực tế là các chất lỏnglưu được tạo thành từ các phân tử rời rạc.

Đối với các chất lưu có mật độ đủ dày để được coi như là một thể liên tục, không chứa các chất bị ion hóa , và có vận tốc dòng chảy nhỏ so với tốc độ của ánh sáng, các phương trình động lực cho chất lỏnglưu Newton là các phương trình Navier - Stokes là, một bộ các phương trình vi phân phi tuyến mô tả dòng chảy của một chất lỏnglưu có ứng suất phụ thuộc tuyến tính vào các gradient vận tốc dòng chảy và áp lựcsuất. Các phương trìnhNếu không được giản hóa khôngthì các phương trình này khó có thể tìm được lời giải chính xác, do đó chúng chủ yếu được sử dụng trong Điện toán Động lực học chất lưu (Computational Fluid Dynamics). CácTuy nhiên, các phương trình này có thể được đơn giản hóa theo một số cách khác nhau, tất cả đều để phục vụ mục đích đạt được lời giải một cách dễ dàng hơn. Một số phương pháp giản hóa cho đáp án gần đúng của các bài toán động lực học chất lưu rất gần với đáp án chính xác.{{citation needed|date=May 2014}}

Ngoài các phương trình bảo toàn khối lượng, động lực, và năng lượng, cần thiết phải có một phương trình trạng thái nhiệt động lực trong đó áp lựcsuất là một hàm của các biến nhiệt động lực khác của chất lưu để có thể giải được bài toán. Phương trình trạng thái của khí khí lý tưởng là một ví dụ:

Ba định luật bảo toàn được sử dụng để giải quyết các bài toán động lực học chất lưu, và chúng có thể được viết dưới dạng tích phân hoặc vi phân. Các công thức toán học của các định luật bảo toàn này có thể được giải thích bằng cách xem xét khái niệm về khối thể tích kiểm tra ''(control volume)''. Một khối thể tích kiểm tra là một thể tích cụ thể nào đó trong không gian mà thông qua đónó không khí có thể lưu thông vào vàhay ra. Các côngCông thức tích phân của các định luật bảo toàn xem xét sự thay đổi khối lượng, động lực, hoặc năng lượng trong khối thể tích kiểm tra. Các công thức vi phân của các định luật bảo toàn áp dụng định lý Stokes để tìm ra một biểu thức, biểu thức đó có thể được hiểu như là hình thức dạng vi phân của định luật áp dụng cho một thể tích vô cùng nhỏ tại một điểm trong dòng chảy.

*[[Tính liên tục của khối lượng]] (sự bảo toàn khối lượng): Tốc độ thay đổi của khối lượng chất lưu bên trong một thể tích kiểm tra phải bằng với tổng lượng thay đổi của dòng chất lưu chảy vào bên trong khối thể tích kiểm tra. Về mặt vật chất, điều này có nghĩa là khối lượng không được tạo ra và cũng không phải mất đi bên trong khối thể tích kiểm tra,<ref>Anderson, J.D., ''Fundamentals of Aerodynamics'', 4th Ed., McGraw–Hill, 2007.</ref> và có thể được thể hiện dưới dạng tích phân của phương trình tính liên tục (continuity equation):