Virtausmekaniikka

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun

Virtausmekaniikka on jatkuvan aineen mekaniikan osa-alue, joka tutkii fluideja eli nesteitä ja kaasuja. Virtausmekaniikka voidaan jakaa muun muassa hydrostatiikkaan ja virtausdynamiikkaan.[1] Hydrostatiikka tutkii levossa olevia fluideja. Virtausdynamiikkaa tutkii liikkuvia fluideja.

Sovelluksia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Hydrostatiikkaa sovelletaan mm. meriveden korkeuden mittaukseen, patojen suunnitteluun jne. Hydrostatiikkaa käytetään myös hydraulisten laitteiden ja nestesäiliöiden suunnittelussa.

Virtausdynamiikka tutkii kaasujen virtausta esimerkiksi aerodynamiikan sovellutuksissa, joita ovat mm. lentokoneiden siipien ja potkurien reaktiovoiman ja vastuksen määrittäminen tai tuulivoimalan roottorin siipien suunnittelu. Nesteiden virtauksessa keskeisiä tutkimuskohteita ovat laivanrakennuksen ja hydrauliikan sovellukset, geofysiikassa taas esimerkiksi valtamerien virtaukset.

Kokeelliseen virtausmekaniikkaan kuuluu muun muassa tuulitunneleiden ja pienoismallien käyttö.

Laskennallinen eli numeerinen virtausdynamiikka (CFD, Computational Fluid Dynamics) on tuonut 1960-luvulta lähtien lisää mahdollisuuksia analysoida virtausongelmia, joiden fysikaalinen mallintaminen on vaikeaa.

Kontinuumioletus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaasut ja nesteet koostuvat molekyyleistä, jotka jatkuvasti törmäävät satunnaisesti toisiinsa. Kaasun todellinen molekyyliluonne jätetään huomiotta. Kontinuumihypoteesissä fluideja pidetään kuitenkin jatkuvina: tiheyden, paineen ja lämpötilan kaltaisten ominaisuuksien katsotaan olevan määriteltyjä mielivaltaisen pienissä tilavuuksissa. Kontinuumioletus antaa erittäin tarkkoja arvioita fluidien todellisesta käyttäytymisestä, kunhan tarkastelu pidetään selvästi molekyylin kokoa (noin 10-6 metriä) suuremmissa mitoissa.

Jaottelu[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Virtausmekaniikka on jatkuvan aineen mekaniikan haara:

Jatkuvan aineen
mekaniikka
Lujuusoppi eli kiinteiden aineiden mekaniikka: tutkii jatkuvasti jakautuneita kiinteitä aineita Elastisuus: aineet, jotka palaavat alkuperäiseen muotoonsa
Plastisuus: aineet, jotka muuttavat muotoaan pysyvästi Reologia: niiden aineiden tutkimus, joilla on sekä kiinteiden aineiden että fluidien ominaisuuksia
Virtausmekaniikka Ei-newtonilaiset fluidit
Newtonilaiset fluidit

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Frank M. White: ”1.1”, Fluid Mechanics, 4. edition, s. 3. McGraw-Hill, 1998. ISBN 0072281928. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]


Tämä fysiikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.