fluidmekanikk

Fluidmekanikk er læren om væskers og gassers oppførsel under påvirkning av krefter, og om hvordan trykk, hastighet og masse fordeler seg i væsker og gasser. Den omfatter studier av strømninger, trykkfordeling og grenseflatefenomener i både naturen og tekniske systemer. Fluidmekanikk deles ofte inn i hovedretninger: væskestrømninger (hydrodynamikk) og gassstrømninger (aerodynamikk), med skille mellom kompressible og inkompressible strømninger.

Grunnleggende prinsipper inkluderer bevaring av masse (kontinuitetsligningen), bevaring av momentum og energiloven som knytter arbeid og energi i strømninger. For inkompressible flytninger kan tettheten anses som konstant. Bevegelsen i en væske beskrives av Navier–Stokes-ligningene for en Newtonsk væske: ρ(Dv/Dt) = -∇p + μ∇^2v + f, der D/Dt er materialderivatet. I fravær av viskositet forenkles ligningene ofte til Bernoullis prinsipp langs en strømlinje. Relevante dimensjonale tall inkluderer Reynolds-nummer (Re) og Mach-nummer (Ma), som beskriver forholdet mellom inertial-, viskøse og kompressibilitetskrefter.

Metoder: løsninger av bevegelsesligningene skjer analytisk i enkle geometrier, numerisk gjennom Computational Fluid Dynamics (CFD), eller ved eksperimentelle målinger i vindtunneler og rørsystemer. Grenseflater og boundary-layerfenomener er sentrale i praktiske analyser.

Anvendelser spenner fra design av fly og biler, til vannkraft, rørtransport og biologiske samt geofysiske systemer. Fluidmekanikk danner grunnlaget for ventiler, turbiner, varmesystemer og meteorologi.