Virtausmekaniikka
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
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
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
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 | |||
Lähteet
- ↑ Frank M. White: ”1.1”, Fluid Mechanics, 4. edition, s. 3. McGraw-Hill, 1998. ISBN 0072281928. (englanniksi)
Aiheesta muualla
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Virtausmekaniikka.
- George Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics, 1967, Cambridge University Press
- Cohen, Ira M., Kundu, Pijush K., 2008, Fluid Mechanics, Academic Press
- Massey, Ward-Smith, 2005, Mechanics of Fluids, Taylor & Francis
- White, Frank M., 2003, Fluid Mechanics, McGraw–Hill
- Free Fluid Mechanics books
- Computational Fluid Dynamics: CFD Software
- Annual Review of Fluid Mechanics (Arkistoitu – Internet Archive)
- CFDWiki – the Computational Fluid Dynamics reference wiki.
- Educational Particle Image Velocimetry – resources and demonstrations (Arkistoitu – Internet Archive)
- prof. DSc Ivan Antonov (Arkistoitu – Internet Archive), Technical University of Sofia, Bulgaria.
Tämä fysiikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.
