מָבוֹא

בפרק הקודם הוכח כי ניתן להשיג בקלות מצבים מתמטיים מדויקים לכוחות המופעלים על ידי נוזלים במנוחה. הסיבה לכך היא בהידרוסטטי רק כוחות לחץ פשוטים מעורבים. כאשר נחשב נוזל בתנועה, בעיית הניתוח בבת אחת הופכת לקשה בהרבה. לא רק שיש בחשבון את גודל מהירות החלקיקים וכיווןו של מהירות החלקיקים, אלא שיש גם את ההשפעה המורכבת של צמיגות הגורמת לגזירה או לחץ חיכוך בין חלקיקי הנוזל הנע ובגבולות המכילים. התנועה היחסית אפשרית בין אלמנטים שונים בגוף הנוזל גורמת ללחץ ולחץ הגזירה להשתנות במידה ניכרת מנקודה אחת לאחרת בהתאם לתנאי הזרימה. בשל המורכבות הקשורה לתופעת הזרימה, ניתוח מתמטי מדויק אפשרי רק בכמה מעטים, ומבחינה ההנדסית, חלקם לא מעשי, מקרים. לפיכך יש צורך לפתור בעיות זרימה באמצעות ניסויים, או על ידי ביצוע הנחות מפשטות מסוימות כדי להשיג פיתרון תיאורטי. שתי הגישות אינן בלעדיות הדדית, מכיוון שחוקי המכניקה הבסיסיים הם תמיד תקפים ומאפשרים לאמץ שיטות תיאורטיות חלקיות בכמה מקרים חשובים. כמו כן, חשוב לברר בניסוי את מידת הסטייה מהתנאים האמיתיים כתוצאה מניתוח מפושט.

ההנחה המפשטת הנפוצה ביותר היא שהנוזל הוא אידיאלי או מושלם, ובכך מבטל את ההשפעות הצמיגות המסובכות. זהו הבסיס של הידרודינמיקה קלאסית, ענף של מתמטיקה יישומית שזכה לתשומת לב של חוקרים בולטים כמו סטוקס, ריילי, רנקין, קלווין וכבש. יש מגבלות מובנות חמורות בתיאוריה הקלאסית, אך מכיוון שלמים יש צמיגות נמוכה יחסית, הם מתנהגים כנוזל אמיתי במצבים רבים. מסיבה זו, הידרודינמיקה קלאסית עשויה להיחשב כרקע חשוב ביותר לחקר המאפיינים של תנועת נוזלים. הפרק הנוכחי עוסק בדינמיקה הבסיסית של תנועת נוזלים ומשמש כמבוא בסיסי להצליח בפרקים העוסקים בבעיות הספציפיות יותר שנתקלו בהנדסה אזרחית. שלוש המשוואות הבסיסיות החשובות של תנועת נוזלים, כלומר המשכיות, ברנולי ומשוואות מומנטום נגזרים ומשמעותן מוסברת. מאוחר יותר נחשבים המגבלות של התיאוריה הקלאסית ומתנהגות של נוזל אמיתי המתואר. מניח נוזל בלתי דחוס.

סוגי זרימה

ניתן לסווג את הסוגים השונים של תנועת נוזלים כדלקמן:

1. טרורציה ולמינרית

2. שגרות ולא -לאומנטית

3. יציב ולא יציב

4. יחידים ולא אחידים.