Fluid Dynamics vs Fluid Mechanics
Nestedynamiikka ja nestemekaniikka ovat kaksi erittäin tärkeää fysiikan tutkimusalaa. Nämä alat ovat erittäin tärkeitä oppiaineissa, kuten ilmailutekniikassa, merenkulkutekniikassa, siviili- ja sotilastekniikassa sekä monilla muilla aloilla. Nestemekaniikka ja virtausdynamiikka voidaan pitää klassisen mekaniikan kokonaan uutena alana, jossa todennäköisyydellä ja termodynamiikalla on erittäin tärkeä rooli. Jotta voidaan täysin ymmärtää nestemekaniikan ja nestedynamiikan näkökohdat, on oltava hyvät tiedot energiansäästöstä, vektorikentistä ja jopa tilastollisesta termodynamiikasta. Tässä artikkelissa keskustelemme siitä, mitä nestemekaniikka ja nestedynamiikka ovat, niiden perusperiaatteet, yhtäläisyydet, sovellukset ja lopuksi niiden erot.
Nestemekaniikka
Neste määritellään joko kaasuksi tai nesteeksi. Nestemekaniikka tutkii nesteiden ja kaasujen käyttäytymistä. Tarkemmin määritelty nestemekaniikka on nesteiden ja niihin kohdistuvien voimien tutkimus. Nestemekaniikassa on kolme pääkenttää. Ne ovat nimittäin nestestatiikkaa, joka tutkii nesteitä levossa, nestekinematiikkaa, joka tutkii nesteiden liikkeitä, ja nestedynamiikkaa, joka tutkii voimien vaikutuksia nesteen liikkeisiin. Mutta kuten tiedämme, nesteillä ja kaasuilla ei ole vakaata tilaa. Kaasujen ja nesteiden lämpösekoituksesta johtuu aina satunnainen liike. Kaasujen lämpösekoitus on kuitenkin suurempi kuin nesteiden. Yksi nestemekaniikan perustajista oli Archimedes. Hänen kuuluisa kelluntaperiaatteensa oli yksi ensimmäisistä nestemekaniikan periaatteista. Myöhemmin tunnetut tiedemiehet, kuten Leonardo da Vinci, Evangelista Torricelli, Isaac Newton, Blaise Pascal, Daniel Bernoulli ja merkittävät matemaatikot, kuten Euler, d'Alembert, Lagrange, Poisson ja Laplace, antoivat merkittävän panoksen nestemekaniikan tutkimukseen. Viskositeettikentän kehittivät myöhemmin Poiseuille, Hagen, Navier ja Stokes.
Fluid Dynamics
Nestedynamiikka on nestemekaniikan ala-alue. Fluidin dynamiikka tutkii voimien vaikutusta nesteen liikkeeseen. Merkittävimmät nestedynamiikan yhtälöt ovat Bernoullin yhtälö, jonka ehdotti Daniel Bernoulli. Se on määritelty kokoonpuristumattomalle, epätasaiselle nesteelle tasaisessa ja ei-pyörteisessä virtauksessa. Tällaiselle nesteelle hydrostaattisen paineen, kineettisen energian tilavuusyksikköä ja potentiaalienergiaa tilavuusyksikköä kohti summa on vakio. Tätä voidaan soveltaa mihin tahansa mieliv altaiseen nesteen virtauslinjaan. Todellisuudessa nesteet eivät kuitenkaan noudata tätä yhtälöä, koska ne ovat kokoonpuristuvia ja viskooseja. Muita tärkeitä nestedynamiikan yhtälöitä ovat Navier-Stokesin yhtälöt ja Reynoldsin kuljetuslause. Nämä ovat pohjimmiltaan massan säilymistä, energiansäästöä ja liikemäärän säilymistä eri muodoissa. Tärkeä nestedynamiikan näkökohta on aerodynamiikka. Lentokoneet käyttävät Bernoullin lausetta paine-eron luomiseen siipien ylä- ja alapuolen välille. Tämä mahdollistaa lentämisen. Hydrodynamiikalla on myös tärkeä osa jokapäiväisessä elämässä.
Mitä eroa on nestemekaniikan ja nestedynamiikan välillä?
• Nestemekaniikka tutkii nesteitä joko staattisessa tai dynaamisessa tilassa.
• Nestedynamiikka on nestemekaniikan alaosa. Se tutkii vain voimien vaikutuksia liikkuviin nesteisiin.
