พลศาสตร์ของไหล (Fluid dynamic)
พลศาสตร์ของไหล (Fluid dynamic) พลศาสตร์ของของไหลเป็นการศึกษาของไหลที่มีการเคลื่อนที่ โดยสมมติให้ของไหลเป็นของไหลอุดมคติ เราพลศาสตร์ของไหลในหลายวิธี เช่น ในการคำนวณแรงและโมเมนต์ที่กระทำต่ออากาศยาน การคำนวณอัตราการไหลของมวลของปิโตรเลียมผ่านท่อ
ของไหลอุดมคติ มีคุณสมบัติ ดังนี้
1. มีการไหลอย่างสม่ำเสมอ ( Steady Flow ) หมายถึง ความเร็วของทุกอนุภาค ณ ตำแหน่งบนพื้นที่หน้าตัดเดียวกันในของไหลมีค่าคงตัว
2. เป็นการไหลโดยไม่หมุน ( Irrotational flow ) คือ ในบริเวณโดยรอบจุดหนึ่งๆ ในของไหลจะไม่มีอนุภาคของของไหลเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเชิงมุมรอบจุดนั้นๆ เลย
3. เป็นการไหลที่ไม่มีแรงต้านเนื่องจากความหนืด ( Nonviscous flow ) ไม่มีแรงต้านใดๆภายในเนื้อของไหลมากระทำต่ออนุภาคของไหล
4. ไม่สามารถอัดได้ (Incompressible flow ) ในทุกๆส่วนของของไหลมีความหนาแน่นคงตัว
การไหลของของไหลอุดมคติ
ในของไหลที่ไหลอย่างสม่ำเสมอ อนุภาคหนึ่งๆ ของของไหลจะเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางเดินเส้นหนึ่งเรียกว่า เส้นกระแส (streamline) โดยความเร็วของอนุภาคที่ตำแหน่งต่างๆ มีทิศในแนวเส้นสัมผัส ณ ตำแหน่ง ดังรูป (a) และเส้นกระแสของอนุภาคแต่ละเส้นจะไม่ตัดกัน ถ้าเส้นกระแสจำนวนหนึ่งอยู่เรียงกันเป็นมัด ดังรูป (b) จะเรียกมัดของเส้นกระแสนี้ว่า หลอดการไหล (tube of flow) หลอดการไหลนี้จึงเปรียบเสมือนท่อที่มีของไหลไหลเข้าทางปลายข้างหนึ่งและไหลออกอีกข้างหนึ่ง
สมการความต่อเนื่อง (The equation of continuity)
สมการความต่อเนื่องเป็นสมการที่ใช้ศึกษาการไหลของของไหลภายในท่อ
การไหลของของไหลในท่อที่มีขนาดสม่ำเสมอไหลจากปลาย [2] ซึ่งมีพื้นที่หน้าตัด A2 ไปยังปลาย [1] ซึ่งมีพื้นที่หน้าตัด A1 ดังรูป
เนื่องจากของไหลไม่สามารถไหลผ่านผนังท่อและไม่มีการสร้างหรือทำลายของไหลในท่อ ดังนั้น มวลของของไหลที่ผ่านแต่ละส่วนของท่อการไหลในเวลา Δt เดียวกันจึงมีค่าเท่ากันคือ
.png?timestamp=1362573054542)
เนื่องจากของไหลอุดมคติไม่สามารถอัดได้ ดังนั้น ความหนาแน่นจึงคงตัว แสดงว่า
.png?timestamp=1362573154449)
จะได้ว่า
.png?timestamp=1362573249587)
สมการดังกล่าวนี้เรียกว่า สมการความต่อเนื่อง ซึ่งสรุปใจความได้ว่า "ผลคูณระหว่างพื้นที่หน้าตัดกับอัตราเร็วของของไหลอุดมคติ ไม่ว่าจะอยู่ที่ตำแหน่งใดในท่อการไหลจะมีค่าคงตัว"
