folyadékdinamika

Folyadékdinamika a folyadékok (ideértve a gázokat is) mozgását és a hozzájuk kapcsolódó erőhatásokat vizsgáló tudományág. Vizsgálja, hogyan viselkedik a fluid a nyomás-, gyorsulás- és energiaváltozások hatására, illetve hogyan lép kölcsönhatásba határfelületekkel és testekkel. A leírás alapja a tömeg megőrzése, a lendület megőrzése és az energia megőrzése, amelyeket a Navier–Stokes egyenletek és a kapcsolódó összefüggések írnak le. A fluidokat gyakran kontinuumként kezelik, hogy helyi értékekkel és átmenet nélküli változásokkal mélyebb következtetéseket vonhassunk le.

Az alapvető egyenletek közé tartozik a kontinuitási egyenlet: ∂ρ/∂t + ∇·(ρv) = 0, és a lendületmegőrzés egyenlete: ρ(Dv/Dt) = -∇p + ∇·τ + ρg. Newtoni folyadékokra τ a viszkozitási feszültség, amelyet gyakran τ = μ(∇v + ∇v^T) - 2/3 μ(∇·v)I ír le. Incompressibilis áramlásnál ∇·v = 0; viszkozitást elhanyagoló (inviskid) áramlások esetén Euler-egyenletek írják le a mozgást.

Jellemző fogalmak közé tartozik a Reynolds-szám (Re), amely a laminaritás és a turbulencia közti áramlási viszonyt jellemzi, a Bernoulli-elv és a fal menti határréteg megértése, amelyet a Prandtl-féle határréteg-elmélet ír le. A folyadékdinamika kutatása analitikus megoldásokkal, numerikus módszerekkel (CFD) és kísérleti technikákkal, például PIV-vel történik. Alkalmazási területei közé tartozik a repülőgép- és autóipar, a gépész- és energiaipar, a környezet- és biomérnöki területek, valamint a biomedicina és ipari folyamatok optimalizálása.