مفهوم سرعت در مکانیک سیالات
- توضیحات
- دسته: مجموعه شماره 14
- منتشر شده در شنبه, 21 بهمن 1391 21:29
- نوشته شده توسط امین موسائی، فرزانه صمصامی
مفهوم سرعت در مکانیک سیالات
نویسندگان: امین موسائی، فرزانه صمصامی
منظور از میدان سرعت یک سیال چیست؟ آیا همان تصوري که از سرعت ذرات و اجسام صلب داریم، به
مکانیک سیالات قابل تعمیم است؟
بیائید نگاهی مجدد به این ترکیب بیندازیم: "میدان سرعت سیال" که متشکل از سه مفهوم میدان، سرعت
و سیال می باشد. ابتدا هریک از این واژه ها را به تنهایی تعریف می کنیم و در انتها ترکیب آنها را که هدف اصلی
ما در این مقاله می باشد مورد بررسی قرار می دهیم. "میدان"، طبق تعریف، توزیع پیوسته اي از یک کمیت
اسکالر، برداري و یا تانسوري است که با توابع پیوسته اي از مختصات فضا و زمان بیان شود. براي نمونه می توان
بیان نمود. یک میدان برداري، مانند T(x, y, z, t) دماي تمام نقاط یک جسم را در هر لحظه با میدان اسکالر
نشان داد. در مکانیک سیالات یک محیط پیوسته، V(x, y, z, t) میدان سرعت را م یتوان بصورت ریاضی
کمیاتی مانند چگالی، دما، انرژي داخلی و آزاد، انتروپی، سرعت، تنش و . . . به سیال نسبت داده م یشوند. فرض
می شود که این کمیات، توابع پیوسته و همواري(مشتق پذیري) از متغیرهاي فضایی و در گذر زمان می باشند.
یعنی این کمیات میدان ها هستند. از طرف دیگر فرض پیوستگی براي این توابع به همراه فرض هموار بودن به
این معناست که تابع مورد نظر به تعداد بارهاي دلخواه (معمولاً از نگاه کاربردي 2 تا 3 بار کافی است) برحسب
تمام متغیرهاي مستقل ( 3 متغیر فضایی و 1 متغیر زمان در کلی ترین حالت) قابل مشت قگیري است.
چون دانش مکانیک سیالات با کمیات توزیع شده سروکار دارد، در آن فرصت هاي زیادي براي استفادة
سودمندانه از روش میدان وجود دارد. علاوه براین، میدان هاي اسکالر، برداري و تانسوري در مطالعۀ جنبه هاي
گوناگون پدیده هاي سیالات ظاهر می شوند.
تا اینجا اولین واژه از ترکیب فوق را شناختیم. حالا نوبت دومین واژه یعنی "سرعت" و پس از آن سیال
می باشد. در دینامیک تحلیلی ذرات آموختیم که چگونه کمیتی به نام سرعت را با مشتق گیري از تغییر مکان یک
ذرةمتحرك نسبت به زمان، به آن ذره نسبت دهیم. همچنین به اجسام صلب علاوه بر سرعت خطی یا همان
مشتق تغییر مکان ذره نسبت به زمان، یک سرعت زاویه اي (دورانی) نسبت داده می شود که به عنوان مشتق
زمانی تغییر زاویۀ جسم در فضا تعریف م یگردد. آیا منظور از سرعت در یک سیال، یا به عبارت دیگر سرعت یک
پیوستار سیالی هم می تواند چنین باشد؟...
 دریافت فایل | [ ] | 1046 kB |
