Hydrodynaamiset

Hydrodynaamiset ilmiöt käsittelevät nesteen liikkeisiin ja niistä johtuvia voimia sekä paineentuotantoa ympäristössä. Hydrodynamiikkaa tarkastellaan erityisesti nesteen virtauksina, vuorovaikutuksina kappaleiden kanssa ja virtausten aiheuttamina voimavaikutuksina sekä rakenteisiin että ympäristöön. Yleisiä nesteitä ovat vesi sekä erilaiset liuokset ja kaasuseokset, mutta hydrodynaaminen näkökulma koskee myös useita muita nesteitä.

Käytetyt periaatteet ja mallit perustuvat säilymislakeihin: massan, momentumin ja energiainvariaatioihin. Nesteen liike voidaan kuvailla Navier–Stokes -yhtälöillä, jotka kuvaavat sekä inertial- että viskoosivaikutuksia. Usein käytetään inertiikkaa korostavaa kevyen ja epäjohdonmukaisen virtausten tarkastelua varten, kuten pienemmillä nopeuksilla, sekä tarkempaa viskoosia muotoa suurissa virtauksissa. Yksinkertaistuksia käytetään tapauksissa, joissa nesteen tiheys pysyy vakiona ja virtaus on riittävän pienellä nopeudella, jolloin voidaan soveltaa potensiellivuotoa tai Bernoullin periaatetta. Terminalvirtaan liittyy usein Reynolds-luvun käsite, jolla kuvataan viskos- ja inertiaalivoimien välistä tasapainoa: laminaariset virrat ja turbulentit virrat eroavat suuresti.

Sovellukset kattavat suunnittelun ja analyysin aluksissa, aallokko- ja rannikkostruktuureissa, hydrodynaamisen kuormituksen arvioinnin sekä vesistöissä tapahtuvan liiketoiminnan turvallisuuden ja tehokkuuden parantamisen. Tutkimusalueisiin kuuluvat muun muassa hydrodynaaminen vakaus, lisäkaalintat tai massa, ja vuorovaikutukset nesteen kanssa kiertävien kappaleiden ympärillä.

---