Vloeistofmechanica
Stromingsleer gaat over de werking van vloeistoffen (vloeistoffen en gassen). Het is een van de oudste onderdelen van de studie Natuurkunde, en wordt bestudeerd door natuurkundigen, wiskundigen en ingenieurs. De wiskunde kan beschrijven hoe vloeistoffen bewegen met wiskundige formules die vergelijkingen worden genoemd. De vloeistofdynamica van gassen wordt aerodynamica genoemd.
Begrijpen hoe vloeistoffen zich gedragen helpt ons dingen te begrijpen als vliegen of oceaanstromingen. Vloeistofdynamica kan bijvoorbeeld worden gebruikt om het weer te begrijpen, omdat wolken en lucht beide vloeistoffen zijn. Vloeistofdynamica kan ook worden gebruikt om te begrijpen hoe vliegtuigen door de lucht vliegen of hoe schepen en onderzeeërs zich door water voortbewegen.
Computerprogramma's kunnen de wiskundige vergelijkingen van de vloeistofdynamica gebruiken om de werking van bewegende vloeistoffen te modelleren en te voorspellen. Computers hebben ons erg geholpen om vloeistofdynamica te begrijpen, en sommige mensen bestuderen hoe ze vloeistoffen alleen met een computer kunnen modelleren of simuleren. Bestuderen hoe vloeistofdynamica met computers kan worden gedaan, wordt computationele vloeistofdynamica (of kortweg CFD) genoemd.
Belangrijke vergelijkingen in vloeistofdynamica
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
Verwante pagina's
Vragen en antwoorden
V: Waar gaat Fluid Dynamics over?
A: Fluid Dynamics gaat over hoe vloeistoffen (vloeistoffen en gassen) werken.
V: Wie bestudeert Fluid Dynamics?
A: Fluid Dynamics wordt bestudeerd door natuurkundigen, wiskundigen en ingenieurs.
V: Hoe kan wiskunde beschrijven hoe vloeistoffen bewegen?
A: Wiskunde kan beschrijven hoe vloeistoffen bewegen door wiskundige formules te gebruiken die vergelijkingen genoemd worden.
V: Hoe wordt de vloeistofdynamica van gassen genoemd?
A: De vloeistofdynamica van gassen wordt aerodynamica genoemd.
V: Waarom is het belangrijk om te begrijpen hoe vloeistoffen zich gedragen?
A: Begrijpen hoe vloeistoffen zich gedragen helpt ons om dingen als vliegen of oceaanstromingen te begrijpen.
V: Hoe kunnen computerprogramma's de wiskundige vergelijkingen van stromingsleer gebruiken?
A: Computerprogramma's kunnen de wiskundige vergelijkingen van vloeistofdynamica gebruiken om de acties van bewegende vloeistoffen te modelleren en te voorspellen.
V: Wat is de naam voor het bestuderen van hoe vloeistofdynamica met computers gedaan kan worden?
A: Het bestuderen van vloeistofdynamica met computers wordt computational fluid dynamics (of kortweg CFD) genoemd.
