Ποιοι είναι οι κλάδοι της μηχανικής υγρών - 1;
1. Φυσική στατική
* Focus: Η μελέτη των υγρών σε ηρεμία.
* Βασικές έννοιες:
* Πίεση:Η δύναμη που ασκείται από ένα υγρό ανά περιοχή μονάδας.
* Πλευρία:Η ανοδική δύναμη που ασκείται από ένα υγρό σε ένα βυθισμένο αντικείμενο.
* Αρχή του Archimedes:Η δυναμική δύναμη σε ένα αντικείμενο είναι ίσο με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από το αντικείμενο.
* Ο νόμος του Pascal:Η πίεση που ασκείται σε ένα υγρό σε ένα κλειστό δοχείο μεταδίδεται εξίσου σε κάθε σημείο του υγρού.
* Εφαρμογές:
* Σχεδιάζοντας φράγματα, δεξαμενές και άλλες δομές που περιέχουν υγρά.
* Κατανόηση της συμπεριφοράς των υποβρυχίων και άλλων υποβρύχιων οχημάτων.
* Ανάλυση της σταθερότητας των κυμαινόμενων αντικειμένων.
2. Δυναμική υγρού
* Focus: Η μελέτη των υγρών σε κίνηση.
* Βασικές έννοιες:
* Ιξώδες:Αντίσταση ενός υγρού στη ροή (εσωτερική τριβή).
* Πεδίο ταχύτητας:Η κατανομή των ταχυτήτων των υγρών σωματιδίων σε όλο το υγρό.
* Ρυθμίσεις:Διαδρομές που εντοπίζονται από σωματίδια υγρών σε σταθερή ροή.
* Η αρχή του Bernoulli:Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα ενός υγρού, η πίεση του μειώνεται.
* Διατήρηση της μάζας:Η μάζα μέσα σε ένα κλειστό σύστημα παραμένει σταθερή, ακόμη και αν αλλάξει η μορφή του.
* Διατήρηση της ορμής:Η συνολική ορμή ενός κλειστού συστήματος παραμένει σταθερή.
* Εφαρμογές:
* Αεροδυναμική:Σχεδιάζοντας αεροπλάνα, αυτοκίνητα και άλλα οχήματα που κινούνται στον αέρα.
* Υδραυλικά:Σχεδιασμός συστήματα που χρησιμοποιούν υγρά για μετάδοση και έλεγχο ισχύος (π.χ. αντλίες, στρόβιλοι).
* Μετεωρολογία:Κατανόηση των καιρικών συνθηκών και πρόβλεψη καταιγίδων.
3. Συμπιεστή δυναμική υγρού
* Focus: Η μελέτη των υγρών όπου η πυκνότητα αλλάζει σημαντικά λόγω των μεταβολών της πίεσης.
* Βασικές έννοιες:
* Αριθμός Mach:Ο λόγος της ταχύτητας ενός αντικειμένου με την ταχύτητα του ήχου στο υγρό.
* Κύματα σοκ:Ασφαλείες σε πίεση, πυκνότητα και ταχύτητα που συμβαίνουν όταν ένα αντικείμενο ταξιδεύει σε υπερηχητικές ταχύτητες.
* Ισεντροπική ροή:ροή υγρού που είναι αμφότερα αδιαβατική (χωρίς μεταφορά θερμότητας) και αναστρέψιμη.
* Εφαρμογές:
* Αεροδιαστημική μηχανική:Σχεδιασμός υπερηχητικών και υπερηχητικών αεροσκαφών.
* Συστήματα πρόωσης:Ανάλυση κινητήρων αεριωθούμενων μηχανών, πυραύλων και άλλων συστημάτων πρόωσης.
4. Ρεολογία
* Focus: Η μελέτη της παραμόρφωσης και της ροής των υλικών, τόσο των υγρών όσο και των στερεών.
* Βασικές έννοιες:
* Ιξώδες:ένα μέτρο της αντίστασης ενός υγρού στη ροή.
* Ελαστικότητα:η ικανότητα ενός υλικού να επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα μετά την παραμόρφωση.
* Πλαστικότητα:Η ικανότητα ενός υλικού να παραμορφώνεται μόνιμα κάτω από το άγχος.
* Εφαρμογές:
* Επιστήμη των υλικών:Σχεδιασμός υλικών με συγκεκριμένες ιδιότητες ροής.
* Επεξεργασία τροφίμων:Κατανόηση της ροής των τροφίμων σε διαδικασίες παραγωγής.
* Βιοϊατρική Μηχανική:Ανάλυση της ροής του αίματος και άλλων βιολογικών υγρών.
5. Ροή πολλαπλών φάσεων
* Focus: Η μελέτη της αλληλεπίδρασης μεταξύ διαφορετικών φάσεων της ύλης (π.χ., υγρού-υγρού-στερεού) σε ένα υγρό σύστημα.
* Βασικές έννοιες:
* Δύο φάση ροής:ροή που περιλαμβάνει δύο ξεχωριστές φάσεις, όπως ένα υγρό και ένα αέριο.
* Διεπαφή:Το όριο μεταξύ δύο διαφορετικών φάσεων.
* Διεπιδιαβική τάση:Η δύναμη που ενεργεί στη διασύνδεση μεταξύ δύο μη αναμίξιμων υγρών.
* Εφαρμογές:
* Χημική μηχανική:Σχεδιασμός αντιδραστήρων και διαδικασίες διαχωρισμού που περιλαμβάνουν διαφορετικές φάσεις.
* Μηχανική πετρελαίου:Ανάλυση της ροής πετρελαίου και φυσικού αερίου σε αγωγούς και δεξαμενές.
* Περιβαλλοντική Μηχανική:Μελετώντας την κίνηση των ρύπων στο νερό και τον αέρα.
Αυτή είναι απλώς μια γενική επισκόπηση. Κάθε κλάδος της μηχανικής υγρών έχει πολλές υποτομές και τομείς έρευνας.
