Geschiedenis Fluid Mechanics, What Studies, Fundamentals

De Vloeistofmechanica Het is de tak van mechanica die zich toelegt op het bestuderen van de eigenschappen en gedrag van vloeistoffen, of het nu vloeistoffen of gassen zijn. Het is gebaseerd op de principes van Newton's Newtonian Mechanics: Newton's wetten, energiebesparing en momentum.

In zowel engineering- als de levenswetenschappen spelen vloeistoffen een hoofdrol. De lucht en het water dat ons omringt en die het leven ondersteunen, zijn vloeiend, evenals bloed en andere vloeistoffen in het menselijk lichaam en bij dieren.

Vloeistofmechanica bestudeert het gedrag van gassen en vloeistoffen zoals water. Bron: Pixabay.

Luchtstromen en waterstromen zijn factoren die het klimaat en de kenmerken van ecosystemen bepalen die levende wezens huisvesten. Planten, die de steun van het leven zijn, profiteren van de kwaliteiten van vloeistoffen om zich aan te passen en te bloeien in verschillende omgevingen.

Aan de andere kant is het kennen van het gedrag van de vloeistoffen essentieel in het ontwerp. De structuren die de beschaving vormen. Van daaruit ontstaat het ontwerp van leidingen, irrigatiesystemen, civiele constructies, koeling, verwarming, auto's, boten, vliegtuigen, sportartikelen en nog veel meer.

De mechanica van de vloeistoffen blijft handelen en gaan nog steeds weg van de landomgeving. Inderdaad, de zon, het midden van het zonnestelsel, is een kolossale massa gasvormige vloeistof, waarvan het bestaan ​​afhangt van de balans tussen zwaartekracht en hydrostatische druk.

De stellaire en planetaire magnetische velden zijn een gevolg van de beweging van elektrische belastingen en worden gemodelleerd door vloeistofdynamiek. Voor zover we weten zijn deze principes ook geldig voor alle sterren, daarom is vloeistofmechanica een discipline van een universele aard.

[TOC]

Kort verhaal

Oudheid

De oude beschavingen die voorspoedig waren in het Midden -Oosten en Oost -Europa hadden solide kennis over het gedrag van vloeistoffen. Ze werden onthuld in de constructie van irrigatiekanalen en schepen.

In de derde eeuw v.Chr.C.) formuleerde de principes van float en hydrostatisch, zo geldig dan als nu.

Het kan je van dienst zijn: wat is de trainingsthalpie? (Met oefeningen)Syracuse Archimedes Tekening

Het is bekend dat de oude Romeinen opmerkelijk werden voor het management en het transport van wateren voor binnenlands en landbouwgebruik. Ze bouwden badkamers en veel van hun aquaducts staan ​​nog steeds op.

Middeleeuwen en renaissance

Leonardo da vinci tekening

Ook brachten de Arabieren die het Iberische schiereiland binnenvielen, veel van de kennis van de Grieken met zich mee die in de praktijk brengen bij het bouwen van hun gebouwen.

Maar de middeleeuwen gingen door zonder de schijnbare.

Moderne leeftijd tot vandaag

Blaise Pascal Tekening

Blaise Pascal (1623-1662) was een Franse wetenschapper die zich in zijn tijd in vele kennisgebieden waagde en een nieuw licht zou werpen op de aard van vloeistoffen door rond 1648 het principe te vestigen dat zijn naam draagt ​​en de hydraulische pers te creëren. Een paar jaar voordat evangelist Torricelli (1608-1647) de eerste was die de atmosferische druk meten.

Maar het was Isaac Newton (1642-1727) die de basis legde voor de fenomenen geassocieerd met vloeistoffen. Niet alleen bij het vaststellen van de drie dynamische wetten, van toepassing op alle objecten met massa.

Isaac Newton experimenteert met het licht

Newton bestudeerde ook de viscositeit van vloeistoffen: in feite is er een Newton's wet voor viscositeit die vandaag van kracht blijft.

In 1738 paste de Zwitserse wiskundige en fysieke Daniel Bernoulli (1700-1782) het behoud van energie toe op een ideale vloeistof en formuleerde de vergelijking die zijn naam draagt ​​en het gedrag van de bewegende vloeistoffen beschrijft. Tegelijkertijd ontwikkelden Claude Navier (1785-1836) en George Stokes (1819-1903) de fundamentele vergelijkingen van viskeuze vloeistofdynamiek.

Daniel Bernoulli

Osborne Reynolds (1842-1912) eindigde de negentiende eeuw en bestudeerde turbulentie en stelde een criterium op om laminaire en turbulente stromen te onderscheiden.

De dimensionale analyse die wordt toegepast op vloeistoffen ontstaat ook, met Ludwig Prandtl (1875-1953) en het Prandtl-nummer. Computer bevorderde veel complexere vloeistofstroomsimulaties, frequent van aard, maar moeilijk te karakteriseren met beschikbare analytische modellen.

Het kan u van dienst zijn: Big Crunch Theory: History, Principles, Data for and Against

Wat is vloeistofmechanica bestudeert?

Vloeistofmechanica bestudeert vloeistofgedrag en is verdeeld in drie belangrijke gebieden:

• Statische vloeistoffen of rustvloeistoffen.
• Fluid Cinematics: Beschrijf de beweging van vloeistoffen.
• Fluid Dynamics, die de oorsprong van genoemde beweging bestudeert.

Deze disciplines zijn van toepassing op gassen en vloeistoffen, hoewel de exclusieve studie hiervan hydraulica wordt genoemd. Hydrostatisch van zijn kant verwijst naar de studie van rustende vloeistoffen en hydrodynamica, wanneer ze bewegen.

Reologie omvat kennis met betrekking tot vervormingen en de stroom van materie. Hoewel het wordt beschouwd als onderdeel van continue mediamonteurs, is het nauw verwant aan vloeistoffen, omdat deze precies worden gekenmerkt door hun vermogen om te stromen.

Andere belangrijke takken zijn aerodynamica, die de stroom van gassen zoals lucht, evenals meteorologie, oceanografie en hydrologie analyseert.

Fundamentals of Fluid Mechanics

Bij het observeren van de vloeistoffen wordt gevonden dat ze worden gevormd door atomen en moleculen, niet zo gekoppeld aan elkaar als die van een vaste stof. Het is mogelijk om het spoor van de beweging van een uitgebreid maar eindig object te volgen, maar hoe de ontelbare deeltjes in een gas of vloeistof te controleren?

Dichtheid, specifiek gewicht en druk

Het antwoord is in deze sleutelconcepten: dichtheid en druk. In plaats van te werken met individuele massa's en gewichten, werkt het met dichtheid, wat de massa per volume is. Geassocieerd met dichtheid is het specifieke gewicht, dat is het gewicht van de vloeistof per volume -eenheid.

En in plaats van kracht worden vloeistoffen gekenmerkt door druk die uitoefenen op de oppervlakken, die wordt gedefinieerd als kracht per eenheid van het gebied.

Smurrie

Beschrijft de wrijving tussen de lagen van de vloeistof, een kenmerk dat bepaalt hoe de beweging ervan zal zijn.

Het kan u van dienst zijn: Rutherford Atomic Model: geschiedenis, experimenten, postulaten

Archimedes 'principe

Het principe Archimedes is fundamenteel in Hydrostatic. Dit stelt dat een volledig of gedeeltelijk ondergedompeld lichaam in een rustgevoelige ervaring.

Pascal Principle

Stelt vast dat de druk in een niet -samendrukbare vloeistof binnen een container van het ene punt naar het andere wordt overgedragen met dezelfde intensiteit.

Bernoulli -vergelijking

Het is equivalent aan het behoud van mechanische energie die wordt toegepast op een ideaal vloeistofgedeelte dat door een pijp circuleert.

Reynolds getal

Het is een dimensieloze hoeveelheid die wordt gebruikt om onderscheid te maken tussen laminaire stromen en turbulent.

Prandtl -nummer

Het is een dimensieloze hoeveelheid die warmteoverdracht kenmerkt door convectie naar de stroom van een bepaalde vloeistof.

Fluid Mechanics -toepassingen

In het begin gaven we een onbelangrijke lijst van de meerdere toepassingen van vloeistofmechanica. Vervolgens zullen we kort de meest relevante noemen:

De hydraulische pers

Een hydraulische pers is een machine op basis van het Pascal -principe. Bron: Wikimedia Commons.

Het is een machine die bestaat uit een buis met twee verschillende dwarsdoorsneden, vol met een niet -samendrukbare vloeistof. Wanneer een kracht wordt uitgeoefend op een plunjer in het smalle gedeelte, wordt deze vermenigvuldigd bij de uitgang van een grotere plunjer in het brede gedeelte.

Compressoren

Het zijn machines die de druk verhogen op het moment dat ze bepaalde samendrukbare vloeistoffen verplaatsen, zoals gassen. Op deze manier dwingen ze hen om te stromen, terwijl ze energie krijgen die kan worden gebruikt om mechanisch werk te doen.

Turbines

Machines die een vloeistof gebruiken om messen of propellers te roteren, die ook mechanisch werk doen.

Airconditioners

De verwarmde systemen: verwarming en airconditioning zijn gebaseerd op de eigenschappen van vloeistoffen om de omgevingen te thermaliseren.

Referenties

1. Cimbala, c. 2006. Mechanica van vloeistoffen, basisprincipes en toepassingen. MC. Graw Hill.
2. Franzini, J. 1997. Vloeistofmechanica met technische toepassingen. 9NA. Editie. McGraw Hill.
3. Mott, r.  2006. Vloeistofmechanica. 4e. Editie. Pearson Education.
4. Potter, m. Vloeistofmechanica. 3e. Editie. Thomson.
5. Tippens, p. 2011. Fysica: concepten en toepassingen. 7e editie. McGraw Hill.