さまざまな種類の流体の流れを理解する

以前、流体力学について説明しましたが、流体力学はその分野の 1 つであり、流体の流れを扱っていると述べました。これは、不均衡な力を受ける流体の動きを伴うことを意味します。この運動は、不均衡な力が加えられている限り続きます。まあ、それはここでの目的ではありません。

流体自体は、速度、密度などの流体特性の変化に応じてさまざまなタイプに分類できるため、今日では、さまざまなタイプの流体の流れを知ることができます。解析方法は、流体力学によって異なります。流れのタイプ。議論のトピック、さまざまなタイプの流体の流れに入りましょう。また、さまざまな種類の液体についても知ることができます。

さまざまな種類の流体の流れ

定常流と非定常流:

ある点での密度、速度、圧力などの流体特性が時間とともに変化しない場合、流れは安定していると言われます。数学的に次のように表現できます:

ここで、V は流体の速度です

P は流体の圧力、

J は流体の密度です。

ある点での速度、圧力、密度などの流体特性が時間とともに変化する場合、流れが不安定であると判断することもできます。数学的には次のように表されます:

流体力学における定常流れと非定常流れの図:

均一および不均一な流れ:

一様流とは、ある時間における流れの速度が空間に対して (流れの長さ方向に沿って) 変化しないタイプの流体の流れです。数学的に次のように表現することもできます:

一方、不等流とは、ある時間における流速が空間に対して変化するタイプの流体の流れです。数学的には、不均一な流れは次のように表現できます:

均一および不均一な流れの図:

層流と乱流

層流タイプの流体流れは、流体粒子が明確に定義された流線またはパスに沿って移動する流れです。これは、すべての流線が直線で互いに平行になるように行われます。このタイプの流れでは、流体粒子は薄層内を移動すると言われています。層流の層は、隣接する層の上を滑らかに滑ります。レイノルズ数が 4000 を超えると、流れは層流であると言われます。

それにもかかわらず、乱流は、流体粒子がジグザグに移動するタイプの流れです。このジグザグの動きは、大きな乱流と渦を形成し、大きなエネルギー損失につながります。レイノルズ数も 4000 を超える場合、流れは乱れます。レイノルズ数が 2000 から 4000 の間のパイプ内の流体の流れは、遷移状態にあると言われています。これで、パイプ フローの層流と乱流がレイノルド数に基づいて特徴付けられることがわかります。

層流と乱流の図:

圧縮性および非圧縮性流れ

圧縮性流れでは、その流体密度はある点から別の点に変化します。つまり、密度は一定ではありません。たとえば、J は一定ではありません。

一方、非圧縮性流れは、流体の密度が点から点まで一定であるタイプの流れです。つまり、液体は一般に非圧縮性で、気体は圧縮性です。 J=一定。 ここで、J は流体の密度です。

回転流と非回転流

回転流は、流体粒子が流線に沿って流れながら自身の軸を中心に回転するタイプの流れです。非回転流は、流体粒子が自身の軸を中心に流線に沿って流れるときに回転しない場合に発生します。最後に、

一次元、二次元、三次元の流れ

1 次元流体流れは、速度のような流れパラメータが時間と 1 つの空間座標の関数として表されるタイプの流体流れです。次のように表現できます。

u =f (x, y), v=0; w=0;

y 方向と z 方向に沿った速度、つまり v と w は無視できると見なされます。

第 2 に、2 次元の流れは、速度が時間と 2 つの直交空間座標の関数である流れです。速度が 3 番目の方向に沿って流れる場合、無視できると見なされます。つまり、

u =f (x, y); v =g (x, y); w =0;

最後に、3 次元の流れは、速度が時間と 3 つの相互に垂直な直交空間座標 (x、y、および z) の関数である一種の流体の流れです。つまり、

u =f (x、y、z); v =g (x、y、z); w =h (x、y、z)

以下のビデオを見て、流体力学における流体の流れについて学びましょう

この機会に、さまざまな種類の流体について説明しましょう.

液体の種類

以下は、さまざまな種類の液体です:

理想的な液体 – これらのタイプの流体は圧縮できず、その粘度は理想的な流体の範疇には入りません。架空のもの、つまり流体は現実には存在しないと言われています。

本当の流体 – これらの流体は、粘性があるため実在します。

ニュートン流体 – これは、流体がニュートンの粘度の法則に従う場合です。

非ニュートン流体 – 流体がニュートンの粘度の法則に従わない場合。

理想的なプラスチック流体 – これらのタイプの流体は、せん断応力が速度勾配に比例し、せん断応力が降伏値よりも大きい場合に認識されます。

非圧縮性流体 – これは、外力を加えても流体の密度が変化しない場合です。

圧縮性流体 – 外力の適用によって流体の密度が変化するときです。

以下の表は、さまざまな種類の流体の密度と粘度を示しています

液体の種類	密度	粘度
理想的な液体	定数	ゼロ
実際の流体	変数	ゼロ以外
ニュートン流体	定数/変数	T=u(ダディ)
非ニュートン流体	定数/変数	T≠u(ダディ)
非圧縮性流体	定数	非ゼロ/ゼロ
圧縮性流体	変数	非ゼロ/ゼロ

結論

記事「さまざまな種類の流体の流れ」については以上で、利用可能な流体の種類もリストしました。

読んでいただければ幸いです。よろしければ、他の学生と共有してください。読んでくれてありがとう。それではまた！