Virtausmekaniikka

Virtausmekaniikka on jatkuvan aineen mekaniikan osa-alue, joka tutkii fluideja eli nesteitä ja kaasuja. Virtausmekaniikka voidaan jakaa muun muassa hydrostatiikkaan ja virtausdynamiikkaan. Hydrostatiikka tutkii levossa olevia fluideja. Virtausdynamiikkaa tutkii liikkuvia fluideja. == Sovelluksia == Hydrostatiikkaa sovelletaan mm. meriveden korkeuden mittaukseen, patojen suunnitteluun jne. Hydrostatiikkaa käytetään myös hydraulisten laitteiden ja nestesäiliöiden suunnittelussa. Virtausdynamiikka tutkii kaasujen virtausta esimerkiksi aerodynamiikan sovellutuksissa, joita ovat mm. lentokoneiden siipien ja potkurien reaktiovoiman ja vastuksen määrittäminen tai tuulivoimalan roottorin siipien suunnittelu. Nesteiden virtauksessa keskeisiä tutkimuskohteita ovat laivanrakennuksen ja hydrauliikan sovellukset, geofysiikassa taas esimerkiksi valtamerien virtaukset. Kokeelliseen virtausmekaniikkaan kuuluu muun muassa tuulitunneleiden ja pienoismallien käyttö. Laskennallinen eli numeerinen virtausdynamiikka (CFD, Computational Fluid Dynamics) on tuonut 1960-luvulta lähtien lisää mahdollisuuksia analysoida virtausongelmia, joiden fysikaalinen mallintaminen on vaikeaa. == Kontinuumioletus == Kaasut ja nesteet koostuvat molekyyleistä, jotka jatkuvasti törmäävät satunnaisesti toisiinsa. Kaasun todellinen molekyyliluonne jätetään huomiotta. Kontinuumihypoteesissä fluideja pidetään kuitenkin jatkuvina: tiheyden, paineen ja lämpötilan kaltaisten ominaisuuksien katsotaan olevan määriteltyjä mielivaltaisen pienissä tilavuuksissa. Kontinuumioletus antaa erittäin tarkkoja arvioita fluidien todellisesta käyttäytymisestä, kunhan tarkastelu pidetään selvästi molekyylin kokoa (noin 10-6 metriä) suuremmissa mitoissa. == Jaottelu == Virtausmekaniikka on jatkuvan aineen mekaniikan haara: Jatkuvan aineen mekaniikka Lujuusoppi eli kiinteiden aineiden mekaniikka: tutkii jatkuvasti jakautuneita kiinteitä aineita Elastisuus: aineet, jotka palaavat alkuperäiseen muotoonsa Elastisuus: aineet, jotka palaavat alkuperäiseen muotoonsa Jatkuvan aineen mekaniikka Lujuusoppi eli kiinteiden aineiden mekaniikka: tutkii jatkuvasti jakautuneita kiinteitä aineita Plastisuus: aineet, jotka muuttavat muotoaan pysyvästi Reologia: niiden aineiden tutkimus, joilla on sekä kiinteiden aineiden että fluidien ominaisuuksia Jatkuvan aineen mekaniikka Virtausmekaniikka Ei-newtonilaiset fluidit Reologia: niiden aineiden tutkimus, joilla on sekä kiinteiden aineiden että fluidien ominaisuuksia Jatkuvan aineen mekaniikka Virtausmekaniikka Newtonilaiset fluidit Newtonilaiset fluidit == Lähteet == == Aiheesta muualla == *George Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics, 1967, Cambridge University Press *Cohen, Ira M., Kundu, Pijush K., 2008, Fluid Mechanics, Academic Press *Massey, Ward-Smith, 2005, Mechanics of Fluids, Taylor & Francis *White, Frank M., 2003, Fluid Mechanics, McGraw-Hill *Free Fluid Mechanics books *Computational Fluid Dynamics: CFD Software *Annual Review of Fluid Mechanics *CFDWiki - the Computational Fluid Dynamics reference wiki. *Educational Particle Image Velocimetry - resources and demonstrations *prof. DSc Ivan Antonov , Technical University of Sofia, Bulgaria. *