Płynna paczka

W dynamice płynów paczka płynu , znana również jako element płynu lub element materialny , jest nieskończenie małą objętością płynu, identyfikowalną w całej swojej dynamicznej historii podczas poruszania się z przepływem płynu. Podczas ruchu masa płynnej paczki pozostaje stała, podczas gdy w przepływie ściśliwym może zmieniać się jej objętość. A jego kształt zmienia się z powodu zniekształcenia przez przepływ. W przepływie nieściśliwym objętość paczki płynu jest również stała ( przepływ izochoryczny ).

Powierzchnie materiału i linie materiału są odpowiednimi pojęciami odpowiednio dla powierzchni i linii .

Matematyczne pojęcie paczki płynu jest ściśle związane z opisem ruchu płynu — jego kinematyki i dynamiki — w Lagranżowskim układzie odniesienia . W tej ramce odniesienia płynne paczki są etykietowane i śledzone w czasie i przestrzeni. Ale także w eulerowskim układzie odniesienia pojęcie paczek płynnych może być korzystne, na przykład przy definiowaniu pochodnej materialnej , linii prądu, linii smug i linii ścieżek ; lub do określenia dryfu Stokesa .

Pakiety płynów, stosowane w mechanice kontinuum , należy odróżnić od mikroskopijnych cząstek (cząsteczek i atomów) w fizyce . Pakiety płynu opisują średnią prędkość i inne właściwości cząstek płynu, uśrednione w skali długości , która jest duża w porównaniu ze średnią swobodną drogą , ale mała w porównaniu z typowymi skalami długości rozważanego przepływu. Wymaga to, liczba Knudsena była mała, co jest również warunkiem wstępnym, aby hipoteza kontinuum była ważna. Ponadto należy zauważyć, że w przeciwieństwie do matematycznej koncepcji płynnej paczki, którą można jednoznacznie zidentyfikować - a także odróżnić wyłącznie od jej bezpośrednich sąsiednich paczek - w prawdziwym płynie taka paczka nie zawsze składałaby się z tych samych cząstek. Dyfuzja molekularna będzie powoli zmieniać właściwości działek.

Bibliografia

•   Batchelor, George K. (1973). Wprowadzenie do dynamiki płynów . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-09817-5 .
•   Gill, Adrian E. (1982). Dynamika atmosfera–ocean . Nowy Jork: prasa akademicka. ISBN 978-0-12-283522-3 .
•   Thompson, Michael (2006). Wprowadzenie do astrofizycznej dynamiki płynów . Imperial College Press. ISBN 978-1-86094-615-8 .
•   Bennett, Andrew (2006). Lagranżowska dynamika płynów . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-85310-1 .
•    Badin, G.; Crisciani, F. (2018). Wariacyjne formułowanie płynów i geofizycznej dynamiki płynów - mechanika, symetrie i prawa zachowania - . Skoczek. P. 218. doi : 10.1007/978-3-319-59695-2 . ISBN 978-3-319-59694-5 . S2CID 125902566 .