Введение в динамику жидкостей и газов Динамика жидкости и газа - важнейшие разделы механики, требующие 90% времени работы суперкомпьютеров во всем мире для решения таких задач, как расчет воздушного потока вокруг крыльев или ракет. Изучение начинается с базовых понятий гидродинамики, таких как уравнение неразрывности. В отличие от твердых тел, к жидкостям требуются уникальные подходы из-за их сжимаемости (газы) или несжимаемости (жидкости). Это фундаментальное понимание создает основу для изучения поведения жидкости.
Два подхода к описанию движения жидкости Движение жидкости можно описать двумя методами: отслеживанием отдельных частиц, на которые воздействуют такие силы, как гравитация и давление, что требует больших вычислительных затрат; или анализом полей скоростей по всему снимку жидкости в данный момент. Эти подходы помогают моделировать сложное поведение, но существенно различаются в прикладных задачах — модели, основанные на частицах, подходят для моделирования, в то время как полевой анализ помогает в теоретических исследованиях.
Типы течения: Ламинарное и турбулентное Потоки делятся на ламинарные (гладкие слои, движущиеся параллельно) и турбулентные, характеризующиеся хаотическими вихрями, часто вызываемыми препятствиями. Стационарное течение возникает, когда скорости частиц остаются постоянными в течение определенного времени в определенных точках — свойство, более характерное для ламинарных потоков, чем для турбулентных, из-за его упорядоченной природы.
"Идеальные" жидкости упрощают анализ В "идеальных" жидкостях отсутствуют силы внутреннего трения, что упрощает расчеты в стационарно-ламинарных условиях с использованием только несжимаемых жидкостей, исключая сложности в реальных условиях, но позволяя целенаправленно исследовать фундаментальные явления без отвлечений на молекулярном уровне на начальных этапах обучения