Les différents types de flux de fluide

En physique, l'écoulement du fluide a toutes sortes d'aspects - stables ou instables, compressible ou incompressible, visqueux ou non visqueux, et de rotation ou irrotationnels, pour ne nommer que quelques-uns. Certains de ces caractéristiques reflètent les propriétés du liquide lui-même, et d'autres se concentrent sur la façon dont le fluide est en mouvement.

Sommaire

Notez que l'écoulement du fluide peut devenir très complexe quand il devient turbulent. Les physiciens ont élaboré des équations non élégantes pour décrire la turbulence car comment fonctionne la turbulence dépend du système individuel - si vous avez cascade d'eau à travers un tuyau ou streaming air d'un moteur à réaction. Habituellement, vous devez recourir à des ordinateurs pour traiter les problèmes qui impliquent la turbulence des fluides.

Régularité fluide: débit constant ou instable

Écoulement de fluide peut être stable ou instable, en fonction de la vitesse du fluide:

  • Steady. Dans l'écoulement du fluide stable, la vitesse du fluide est constante en tout point.

  • Instable. Lorsque le débit est instable, la vitesse du fluide peut différer entre deux points quelconques.

Par exemple, supposons que vous êtes assis à côté d'un ruisseau et noter que le débit d'eau est pas stable: Vous voyez tourbillons et lavage et toutes sortes de tourbillons. Imaginez vecteurs de vitesse pour une centaine de points dans l'eau, et vous obtenez une bonne image de l'écoulement instable - les vecteurs de vitesse peuvent être pointant sur toute la carte, bien que les vecteurs de vitesse suivent généralement global moyen courant du ruisseau.

Compressibilité fluide: écoulement compressible ou incompressible

L'écoulement du fluide peut être compressible ou incompressible, selon que vous pouvez facilement comprimer le fluide. Les liquides sont généralement presque impossible de compresser, tandis que des gaz (également considéré comme un fluide) sont très compressible.

Un système hydraulique ne fonctionne que parce que les liquides sont incompressibles - qui est, quand vous augmentez la pression en un seul endroit dans le système hydraulique, la pression augmente pour correspondre partout dans le système tout entier. Gaz, d'autre part, sont très compressible - même lorsque votre pneu de vélo est étirée à sa limite, vous pouvez toujours pomper plus d'air dans le en appuyant sur le piston et le serrant dans.

Épaisseur du liquide: écoulement visqueux ou non visqueux

Flux de liquide peut être visqueux ou non visqueux. Viscosité est une mesure de l'épaisseur d'un fluide, et des fluides très gloppy comme l'huile de moteur ou shampooing sont appelés des fluides visqueux.

La viscosité est en fait une mesure de la friction dans le fluide. Lorsque circule un fluide, les couches de fluide frotter contre l'autre, et dans les fluides très visqueux, le frottement est si grande que les couches de flux traction contre un autre et entravent ce flux.


La viscosité varie généralement avec la température, parce que quand les molécules d'un fluide se déplacent plus vite (lorsque le fluide est plus chaud), les molécules peuvent plus facilement glisser les uns sur les autres. Ainsi, lorsque vous versez le sirop à crêpes, par exemple, vous pouvez remarquer qu'il est très épaisse dans la bouteille, mais le sirop devient assez liquide quand il se répand sur les crêpes chaudes et se réchauffe.

Filature fluide: flux de rotation ou irrotationnelle

L'écoulement du fluide peut être rotatoire ou irrotationnelle. Si, comme vous voyagez dans une boucle fermée, vous additionnez toutes les composantes des vecteurs de vitesse du fluide le long de votre chemin et le résultat final est non nul, alors le flux est en rotation.

Pour tester si un débit a une composante de rotation, vous pouvez mettre un petit objet dans le flux et laisser couler le porter. Si le petit objet tourne, le débit est rotational- si l'objet ne tourne pas, l'écoulement est irrotationnel.

Par exemple, regarder l'eau circulant dans un ruisseau. Il tournoie autour des pierres, le curling autour des obstacles. A ces endroits, l'écoulement d'eau a une composante de rotation.

Certains flux que vous pouvez penser sont de rotation sont effectivement irrotationnel. Par exemple, à l'écart du centre, un vortex est en fait un écoulement irrotationnel! Vous pouvez le voir si vous regardez l'eau de drainage de votre baignoire. Si vous placez un petit objet flottant dans le flux, il va autour de l'orifice du bouchon, mais il ne tourne pas itself- conséquent, l'écoulement est irrotationnel.

D'autre part, les flux qui ont des pas de rotation apparent peut être fait par rotation. Prenez un flux de cisaillement, par exemple. Dans un écoulement de cisaillement, tout le fluide se déplace dans la même direction, mais le liquide se déplace plus vite sur un seul côté. Supposons que le fluide se déplace plus vite sur la gauche que sur la droite. Le fluide ne se déplace pas dans un cercle du tout, mais si vous placez un petit objet flottant dans ce flux, l'écoulement sur le côté gauche de l'objet est légèrement plus rapide, de sorte que l'objet commence à tourner. Le débit est de rotation.


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