Vloeistofmechanica

De wiskundige vergelijkingen die de stroming van vloeistoffen bepalen zijn eenvoudig om over na te denken, maar zeer moeilijk op te lossen. In de meeste reële gevallen is er geen manier om een oplossing te vinden die kan worden opgeschreven en moet in plaats daarvan een computer worden gebruikt om het antwoord te berekenen. Er zijn drie fundamentele vergelijkingen, gebaseerd op drie regels.

Behoud van massa: massa wordt noch gecreëerd noch vernietigd, het verplaatst zich alleen van de ene plaats naar de andere. Dit levert de massabehoudsvergelijking op. Soms is dit niet van toepassing, zoals bij een stroming met een chemische reactie.

Behoud van energie: dit is de eerste wet van de thermodynamica, energie wordt nooit gecreëerd of vernietigd, zij verandert alleen van vorm (d.w.z. kinetische energie in potentiële energie) of verplaatst zich.

Behoud van momentum: dit is de tweede wet van Newton en deze stelt dat Kracht = snelheid van verandering van momentum. Het momentum is massa maal snelheid. De impulsmomentvergelijkingen zijn de vergelijkingen die het moeilijk maken om problemen in vloeistofdynamica op te lossen. Er zijn een aantal verschillende versies die een aantal verschillende effecten omvatten. De Navier-Stokes vergelijkingen zijn momentum vergelijkingen, en de Euler vergelijkingen zijn de Navier-Stokes vergelijkingen maar met viscositeit niet inbegrepen. Er is één momentumvergelijking in een 1D probleem en drie, één in elke ruimterichting, in 3D.

Om de vergelijkingen op te lossen is vaak meer informatie nodig in de vorm van een toestandsvergelijking. Deze relateert thermodynamische eigenschappen (meestal druk en temperatuur) aan elkaar voor een specifiek type vloeistof. Een voorbeeld is de "Ideale Gas" toestandsvergelijking die druk, temperatuur en dichtheid met elkaar in verband brengt en goed werkt voor gassen onder normale druk (zoals lucht bij atmosferische druk).

• Vergelijking van Poiseuille
• Bernoulli's Stelling
• Navier-Stokes Vergelijkingen

• Vloeistof mechanica