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

 

Động lực học chất lưu 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 lưu thường liên quan đến việc tính toán các đặc tính khác nhau của chất lưu, 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.

 

 

==Phương trình động lực học chất lưu==

 

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 lưu 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 lưu được tạo thành từ các phân tử rời rạc.

 

:The differential form of the momentum conservation equation is as follows. Here, both surface and body forces are accounted for in one total force, ''F''. For example, ''F'' may be expanded into an expression for the frictional and gravitational forces acting on an internal flow.

::<math>\ {D \mathbf{u} \over D t} = \mathbf{F} - {\nabla p \over \rho} </math>

 

<dd>Trong khí động học, không khí được giả định là một chất lỏng Newton, tức là thừa nhận một mối quan hệ tuyến tính giữa ứng suất cắt (do các lực ma sát trong) và tốc độ biến dạng của chất lưu. Phương trình trên là phương trình vector: trong một dòng chảy ba chiều, nó có thể được thể hiện bằng ba phương trình vô hướng. Các phương trình bảo toàn động lượng cho trường hợp dòng chảy nhớt nén được gọi là các phương trình Navier - Stokes.{{citation needed|date=May 2014}}</dd>

*[[Bảo toàn năng lượng]]: Mặc dù năng lượng có thể được chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác, tổng năng lượng trong một hệ khép kín vẫn không thay đổi.

 

:Trong công thức trên, ''h'' là enthalpy, ''k'' là độ dẫn nhiệt của chất lưu, ''T'' là nhiệt độ, và <math>\Phi</math> hàm tiêu nhớt. Hàm tiêu nhớt chi phối tốc độ năng lượng cơ học của dòng chảy chuyển thành nhiệt. Định luật thứ hai của nhiệt động lực yêu cầu <math>\Phi</math> phải luôn luôn dương, tức là: độ nhớt không thể tạo ra năng lượng bên trong khối thể tích kiểm tra.<ref>White, F.M., ''Viscous Fluid Flow'', McGraw–Hill, 1974.</ref> Biểu thức phía bên trái là một đạo hàm hữu hình (Material derivative).

 

Về mặt toán học, dòng chảy là không nén được nếu mật độ ρ của một khối nhỏ chất lỏng không thay đổi khi nó di chuyển trong trường dòng chảy, tức là,

 

Đối với dòng chảy của các khí, để xác định được rằng nên sử dụng động lực học chất lưu nén được hay động lực học chất lưu không nén được, thì cần đánh giá dựa trên [[số Mach]] của dòng chảy. Tính nén được có thể được bỏ qua nếu số Mach thấp hơn 0,3. Đối với chất lỏng, giả định không nén được có hợp lý hay không phụ thuộc vào tính chất của chất lỏng (đặc biệt là áp suất tới hạn và nhiệt độ của chất lỏng) và các điều kiện dòng chảy (áp suất của dòng chảy thực tế có gần với áp suất tới hạn hay không). Các bài toán về âm thanh luôn yêu cầu phải tính đến tính nén được, bởi vì các sóng âm là sóng nén được nếu có sự thay đổi về áp suất và mật độ trong môi trường mà chúng truyền qua.

==='''Chất lưu Không nhớt, chất lưu Newton và phi Newton'''===

 

 

Động lực của các khối chất lưu được mô tả dựa trên định luật thứ hai của Newton. Một khối chất lưu đang gia tốc sẽ chịu tác động của các hiệu ứng quán tính.

Ngược lại, số Reynolds cao (Re >> 1) thì tức là lực quán tính có ảnh hưởng lớn hơn trên trường vận tốc  so với lực nhớt (ma sát). Các dòng chảy có số Reynolds cao, thường được mô hình hóa như một dòng chảy không nhớt, đây là một ước lượng gần đúng, bởi vì độ nhớt là hoàn toàn bị lãng quên. Các phương trình Navier - Stokes do đó được đơn giản hóa thành các phương trình Euler. Tích phân các phương trình này dọc một đường dòng trong một dòng chảy không nhớt sẽ có được phương trình Bernoulli.  Ngoài việc không nhớt, nếu dòng chảy còn  là dòng chảy không xoáy ở khắp mọi nơi, thì phương trình Bernoulli có thể được sử dụng xuyên suốt trường dòng chảy. Những dòng chảy như vậy được gọi là các dòng chảy tiềm năng (potential flows), bởi vì trường vận tốc có thể được biểu thị như là gradient của một giá trị tiềm năng nào đó (potential).

 

==='''Dòng chảy ổn định và dòng chảy không ổn định'''===<!-- [[Steady flow]] redirects here -->

 

Các dòng chảy rối là được định nghĩa là các dòng chảy không ổn định. Một dòng chảy rối có thể, tuy nhiên, ổn định về mặt thống kê. Theo Pope:<ref>See Pope (2000), page 75.</ref>{{quote|text=|sign=|source=|

Dòng chảy rối có thể được mô tả thông qua việc sử dụng các phương trình Navier - Stokes. Mô phỏng số trực tiếp (DNS), dựa trên các phương trình Navier - Stokes, có thể mô phỏng dòng chảy rối với số Reynolds vừa phải. Sự hạn chế phụ thuộc vào sức mạnh của máy tính được sử dụng và hiệu quả của thuật toán giải pháp. Kết quả DNS đã được chứng minh trùng khớp với dữ liệu thực nghiệm cho một số dòng chảy.<ref>See, for example, Schlatter et al, Phys. Fluids 21, 051702 (2009); {{doi|10.1063/1.3139294}}</ref>

 

 

 

==='''Dòng chảy dưới âm tốc, cận âm tốc, vượt âm tốc, siêu âm tốc'''===

==='''Từ Thủy động lực học'''===

{{main|Magnetohydrodynamics}}

===Các ước lượng gần đúng===

Có một số lượng lớn các ước lượng gần đúng phục vụ cho việc tìm lời giải của các bài toàn động lực học chất lưu. Dưới đây là một số ước lượng gần đúng thường được sử dụng.

The concept of [[Pressure]] is central to the study of both fluid statics and fluid dynamics. A pressure can be identified for every point in a body of fluid, regardless of whether the fluid is in motion or not. Pressure can be [[Pressure measurement|measured]] using an aneroid, Bourdon tube, mercury column, or various other methods.

 

 

 

Một số thuật ngữ đó là cần thiết trong việc nghiên cứu động lực học chất lưu không được tìm thấy ở các lĩnh vực nghiên cứu tương tự khác. Đặc biệt, một số thuật ngữ được sử dụng trong động lực học chất lưu không được dùng trong tĩnh học chất lưu.

 

===Terminology in incompressible fluid dynamics '''Thuật ngữ trong động lực học chất lưu không nén được'''===

 

In ''Aerodynamics'', L.J. Clancy writes:<ref>Clancy, L.J. ''Aerodynamics'', page 21</ref> ''To distinguish it from the total and dynamic pressures, the actual pressure of the fluid, which is associated not with its motion but with its state, is often referred to as the static pressure, but where the term pressure alone is used it refers to this static pressure.''

 

 

Các khái niệm về tổng áp suất và áp suất động học phát sinh từ phương trình Bernoulli và rất quan trọng trong việc nghiên cứu tất cả các dòng chất lưu. (Hai loại áp suất này không phải là áp suất thông thường – chúng không thể được đo bằng hộp đo khí áp, ống Bourdon, hay cột thủy ngân). Để tránh sự mơ hồ khi đề cập đến áp suất trong động lực học chất lưu, nhiều tác giả sử dụng cụm từ áp lực tĩnh để phân biệt với tổng áp suất và áp suất động. Áp suất tĩnh giống hệt với khái niệm áp suất và có thể được xác định cho mỗi điểm trong một trường dòng chảy chất lưu.

 

 

Một điểm trong một dòng chảy chất lưu mà tại đó dòng chảy đã ngừng chảy (nghĩa là tốc độ bằng không liền kề với một số vật thể rắn chìm trong dòng chảy chất lưu) có một ý nghĩa đặc biệt. Vì tầm quan trọng của nó mà nó được đặt tên riêng là – áp suất ứ đọng. Áp suất tĩnh tại điểm ứ đọng có ý nghĩa đặc biệt và được đặt tên riêng là – áp suất ứ đọng. Trong các dòng chảy không nén được, áp suất ứ đọng tại một điểm ứ đọng là bằng tổng áp xuyên suốt trường dòng chảy.

The temperature and density at a [[stagnation point]] are called stagnation temperature and stagnation density.

 

 

Trong một chất lưu nén được, chẳng hạn như không khí, nhiệt độ và mật độ là rất cần thiết khi xác định trạng thái của chất lưu. Ngoài khái niệm tổng áp suất (còn gọi là áp suất ứ đọng), các khái niệm về tổng nhiệt độ (hay nhiệt độ ứ đọng) nhiệt độ và tổng mật độ (hay mật độ ứ đọng) mật độ cũng rất cần thiết trong bất kỳ nghiên cứu nào về dòng chảy chất lưu nén được. Để tránh nhầm lẫn khi đề cập đến nhiệt độ và mật độ, nhiều tác giả sử dụng các thuật ngữ nhiệt độ tĩnh và mật độ tĩnh. Nhiệt độ tĩnh tức là khái niệm về nhiệt độ; và mật độ tĩnh cũng tức là mật độ; và cả hai có thể được xác định cho mỗi điểm trong một trường dòng chảy chất lỏng.

* [[Finite volume method for unsteady flow]]

}}

{{div col|4}}

* [[Aileron]]

* [[Wingtip vortices]]

{{div col end}}<h2>References</h2>{{reflist|2}}

<ul><li>{{cite book|last=Acheson|first=D. J.|title=Elementary Fluid Dynamics|publisher=Clarendon Press|year=1990|isbn=0-19-859679-0}}</li><li>{{cite book|last=Batchelor|first=G. K.|authorlink=George Batchelor|title=An Introduction to Fluid Dynamics|publisher=Cambridge University Press|year=1967|isbn=0-521-66396-2}}</li><li>{{cite book|last=Chanson|first=H.|authorlink=Hubert Chanson|title=Applied Hydrodynamics: An Introduction to Ideal and Real Fluid Flows|publisher=CRC Press, Taylor & Francis Group, Leiden, The Netherlands, 478 pages|year=2009|isbn=978-0-415-49271-3}}</li><li>{{cite book|last=Clancy|first=L. J.|title=Aerodynamics|publisher=Pitman Publishing Limited|location=London|year=1975|isbn=0-273-01120-0}}</li><li>{{cite book|last=Lamb|first=Horace|authorlink=Horace Lamb|title=Hydrodynamics|edition=6th|publisher=Cambridge University Press|year=1994|isbn=0-521-45868-4}} Originally published in 1879, the 6th extended edition appeared first in 1932.</li><li>{{cite book|last1=Landau|first1=L. D.|author1-link=Lev Landau|last2=Lifshitz|first2=E. M.|author2-link=Evgeny Lifshitz|title=Fluid Mechanics|edition=2nd|series=[[Course of Theoretical Physics]]|publisher=Pergamon Press|year=1987|isbn=0-7506-2767-0}}</li><li>{{cite book|last=Milne-Thompson|first=L. M.|title=Theoretical Hydrodynamics|edition=5th|publisher=Macmillan|year=1968}} Originally published in 1938.</li><li>{{cite book|last=Pope|first=Stephen B.|title=Turbulent Flows|publisher=Cambridge University Press|year=2000|isbn=0-521-59886-9}}</li><li>{{cite book|last=Shinbrot|first=M.|title=Lectures on Fluid Mechanics|publisher=Gordon and Breach|year=1973|isbn=0-677-01710-3}}</li><li>{{citation |last1=Nazarenko|first1=Sergey|year=2014|title=Fluid Dynamics via Examples and Solutions|publisher=CRC Press (Taylor & Francis group)|isbn=978-1-43-988882-7}}</li><li href="Scholarpedia">[http://www.scholarpedia.org/article/Encyclopedia:Fluid_dynamics Encyclopedia: Fluid dynamics] [[Scholarpedia]]</li></ul><h2>External links</h2>{{Commons category|Fluid dynamics}}{{Commons category|Fluid mechanics}}

*[http://www.efluids.com/ eFluids], containing several galleries of fluid motion

*[http://web.mit.edu/hml/ncfmf.html National Committee for Fluid Mechanics Films (NCFMF)], containing films on several subjects in fluid dynamics (in [[RealMedia]] format)

*[http://www.salihnet.freeservers.com/engineering/fm/fm_books.html List of Fluid Dynamics books]

[[Thể loại:Động lực học chất lưu]]

[[Thể loại:Cơ học chất lưu]]