Fluid Dynamics vs Fluid Mechanics
Η δυναμική των ρευστών και η μηχανική των ρευστών είναι δύο πολύ σημαντικά πεδία σπουδών στη φυσική. Αυτά τα πεδία είναι πολύ σημαντικά όταν πρόκειται για θέματα όπως η αεροναυπηγική μηχανική, η ναυτική μηχανική, η πολιτική και στρατιωτική μηχανική και διάφορα άλλα πεδία. Η ρευστομηχανική και η ρευστοδυναμική μπορούν να ληφθούν ως ένα εντελώς νέο πεδίο της κλασικής μηχανικής όπου η πιθανότητα και η θερμοδυναμική παίζουν πολύ σημαντικούς ρόλους. Για να κατανοήσει κανείς πλήρως τις πτυχές της μηχανικής των ρευστών και της δυναμικής των ρευστών, πρέπει να έχει καλές γνώσεις στη διατήρηση της ενέργειας, στα διανυσματικά πεδία, ακόμη και στη στατιστική θερμοδυναμική. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι η μηχανική των ρευστών και η δυναμική των ρευστών, οι ιδρυτικές τους αρχές, οι ομοιότητες, οι εφαρμογές και τέλος οι διαφορές τους.
Ρευστομηχανική
Ένα ρευστό ορίζεται είτε ως αέριο είτε ως υγρό. Η ρευστομηχανική είναι η μελέτη της συμπεριφοράς υγρών και αερίων. Πιο σωστά καθορισμένη μηχανική ρευστών είναι η μελέτη των ρευστών και των δυνάμεων σε αυτά. Η ρευστομηχανική έχει τρία κύρια πεδία. Είναι συγκεκριμένα η στατική ρευστών που μελετά τα υγρά σε ηρεμία, η κινηματική των ρευστών που μελετά τις κινήσεις των ρευστών και η δυναμική των ρευστών που μελετά τις επιδράσεις των δυνάμεων στην κίνηση του ρευστού. Αλλά όπως γνωρίζουμε, τα υγρά και τα αέρια δεν έχουν σταθερή κατάσταση. Υπάρχει πάντα μια τυχαία κίνηση λόγω της θερμικής ανάδευσης αερίων και υγρών. Ωστόσο, η θερμική ανάδευση των αερίων είναι υψηλότερη από αυτή των υγρών. Ένας από τους ιδρυτές της μηχανικής των ρευστών ήταν ο Αρχιμήδης. Η περίφημη αρχή της άνωσης του ήταν μια από τις πρώτες αρχές στη μηχανική των ρευστών. Αργότερα, εξέχοντες επιστήμονες όπως οι Leonardo da Vinci, Evangelista Torricelli, Isaac Newton, Blaise Pascal, Daniel Bernoulli και εξέχοντες μαθηματικοί όπως οι Euler, d'Alembert, Lagrange, Poisson και Laplace συνέβαλαν σημαντικά στη μελέτη της μηχανικής των ρευστών. Το πεδίο του ιξώδους αναπτύχθηκε αργότερα από τους Poiseuille, Hagen, Navier και Stokes.
Fluid Dynamics
Η Ρευστοδυναμική είναι ένα υποπεδίο της μηχανικής των ρευστών. Η δυναμική των ρευστών μελετά την επίδραση των δυνάμεων στην κίνηση του ρευστού. Οι πιο αξιοσημείωτες εξισώσεις στη δυναμική των ρευστών είναι η εξίσωση του Bernoulli, η οποία προτάθηκε από τον Daniel Bernoulli. Ορίζεται για ένα ασυμπίεστο, άξεστο ρευστό σε σταθερή και μη τυρβώδη ροή. Για ένα τέτοιο ρευστό, το άθροισμα της υδροστατικής πίεσης, της κινητικής ενέργειας ανά μονάδα όγκου και της δυναμικής ενέργειας ανά μονάδα όγκου είναι σταθερά. Αυτό μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε αυθαίρετη γραμμή ροής στο ρευστό. Ωστόσο, τα ρευστά στην πραγματικότητα δεν υπακούουν σε αυτήν την εξίσωση, καθώς είναι συμπιεστά και παχύρρευστα. Άλλες σημαντικές εξισώσεις δυναμικής ρευστών είναι οι εξισώσεις Navier-Stokes και το θεώρημα μεταφοράς Reynolds. Αυτά είναι βασικά η διατήρηση της μάζας, η εξοικονόμηση ενέργειας και η διατήρηση της ορμής σε διάφορες μορφές. Μια σημαντική πτυχή της δυναμικής των ρευστών είναι η αεροδυναμική. Τα αεροπλάνα χρησιμοποιούν το θεώρημα Bernoulli για να δημιουργήσουν μια διαφορά πίεσης μεταξύ της ανάποδης και της κάτω πλευράς των φτερών. Αυτό καθιστά δυνατή την πτήση. Η υδροδυναμική παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην καθημερινή ζωή.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Ρευστομηχανικής και Ρευστοδυναμικής;
• Η ρευστομηχανική μελετά τα ρευστά είτε σε στατική είτε σε δυναμική κατάσταση.
• Η δυναμική των ρευστών είναι μια υποενότητα της μηχανικής των ρευστών. Μελετά μόνο τις επιπτώσεις των δυνάμεων στα κινούμενα υγρά.
