流體質點

流體動力學中,在連續體力學的框架內,流體質點或稱流體微團是指非常少量的流體,在其隨流體流動移動的整個動態歷史中可以識別。 [1]當它移動時,流體質點的質量保持不變,而在可壓縮流動中,它的體積可能會發生變化。 [2] [3]並且它的形狀由於流動的扭曲而改變。 [1]不可壓縮流中,流體質點的體積也是一個常數(等容流)。

這個數學概念與在拉格朗日參考系中對流體運動的描述——它的運動學動力學——密切相關。在這個參考框架中,流體包裹被標記並在空間和時間上跟隨。但在歐拉參考系中,流體包裹的概念也可能是有利的,例如在定義材料導數、流線、條紋和路徑時;或用於確定斯托克斯漂移。 [1]


連續介質力學中使用的流體包裹要與物理學中的微觀粒子(分子和原子)區分開來。流體包裹描述了流體粒子的平均速度和其他特性,在與平均自由程相比較大的長度尺度上進行平均,但與所考慮的特定流動的典型長度尺度相比較小。這要求克努森數很小,這也是連續統假設有效的先決條件。 [2] [4] [5]進一步注意,與可以唯一識別的流體包裹的數學概念不同——以及與其直接相鄰包裹的唯一區別——在真實的流體中,這樣的包裹並不總是由相同的粒子組成。分子擴散將緩慢地演變包裹性質。 [2] [4]

對於氣流,對應的術語是氣塊/氣團。流體微團的另一個名稱是流體的物質單元[1] [2]相應地,也可以引入材料線材料表面的概念,它們總是由相同的材料元素組成並隨著流體流動而移動。 [1]流體微團的另一個名稱是流體單元[4]

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Batchelor (1973)
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Gill (1982) 引用錯誤:帶有name屬性「Gill」的<ref>標籤用不同內容定義了多次
  3. ^ Bennett (2006)
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Thompson (2006), pp. 1–2 引用錯誤:帶有name屬性「Thompson」的<ref>標籤用不同內容定義了多次
  5. ^ Batchelor (1973), pp. 4–6

參考書目