fluidpartiklarna

Fluidpartiklarna är små volymenheter inom ett kontinuerligt medium som används för att beskriva flöden i vätskor och gaser. I den klassiska fluiddynamiken behandlas fluider som kontinuum uppdelat i oändligt små fluidpartiklar som följer flödet. Varje partikel bär egenskaper som densitet ρ, tryck p, temperatur T och hastighet v, och deras positionsförändringar över tid beskriver strömningen.

Genom att följa partikeln i tiden kan man använda materialderivatan D/Dt = ∂/∂t + v·∇, som beskriver hur en egenskap förändras längs partikeln. Massan i ett litet fluidpartikel bevaras, vilket ger kontinuitetsrelationen ∂ρ/∂t + ∇·(ρv) = 0. Rörelserna av partiklarna följer Newtons andra lag, vilket ger momentumekvationerna. I formeln: ρ(Dv/Dt) = ∇·σ + f, där σ är stress-tensor som för en Newtonsk vätska kan delas upp i ett isotropt tryck (-pI) och en viskos stress τ. I ideala (inviscid) vätskor saknas τ, vilket ger Euler-ekvationerna.

I praktiken används fluidpartiklar också inom numeriska metoder som SPH (smålekspartikelhydrodynamik), där fluidens volym discretiseras till partiklar som interagerar via avståndsbaserade kärnfunktioner. Begreppet är i första hand meningsfullt under kontinuitetsantagandet; vid mycket små skalor eller i mycket sällsynta gaser uppträder kinetiska beskrivningar där partiklarna uppträder mer som en ensemble av molekyler än som homogena fluidpartiklar.