Flüssigkeitspaket - Fluid parcel

In der Fluiddynamik , die im Rahmen der Kontinuumsmechanik , ein Flüssigkeitspaket ist eine sehr kleine Menge an Flüssigkeit, identifizierbar über seine dynamische Geschichte , während sie mit den sich bewegenden Fluidstrom . Während der Bewegung bleibt die Masse eines Flüssigkeitspakets konstant, während sich bei einem komprimierbaren Fluss sein Volumen ändern kann. Und seine Form ändert sich aufgrund der Verzerrung durch die Strömung. Bei einem inkompressiblen Fluss ist auch das Volumen des Flüssigkeitspakets konstant ( isochorischer Fluss ).

Dieses mathematische Konzept ist eng mit der Beschreibung der Flüssigkeitsbewegung - ihrer Kinematik und Dynamik - in einem Lagrange-Referenzrahmen verbunden . In diesem Referenzrahmen werden Flüssigkeitspakete gekennzeichnet und durch Raum und Zeit verfolgt. Aber auch im Eulerschen Bezugsrahmen kann der Begriff der Flüssigkeitspakete vorteilhaft sein, beispielsweise bei der Definition der Materialableitung , Stromlinien, Streifenlinien und Pfadlinien ; oder zur Bestimmung der Stokes-Drift .

Die in der Kontinuumsmechanik verwendeten Fluidpakete sind von mikroskopisch kleinen Teilchen (Molekülen und Atomen) in der Physik zu unterscheiden . Fluidpakete beschreiben die Durchschnittsgeschwindigkeit und andere Eigenschaften von Fluidpartikeln, gemittelt über eine Längenskala, die im Vergleich zum mittleren freien Weg groß , aber klein im Vergleich zu den typischen Längenskalen des betrachteten spezifischen Flusses ist. Dies setzt voraus, dass die Knudsen-Zahl klein ist, da dies auch eine Voraussetzung dafür ist, dass die Kontinuumshypothese gültig ist. Ferner ist zu beachten, dass im Gegensatz zum mathematischen Konzept eines Fluidpakets, das in einem realen Fluid eindeutig identifiziert und ausschließlich von seinen direkt benachbarten Paketen unterschieden werden kann, ein solches Paket nicht immer aus denselben Partikeln bestehen würde. Durch molekulare Diffusion werden die Parzelleneigenschaften langsam weiterentwickelt.

Für den Luftstrom lautet der entsprechende Begriff Luftpaket . Ein anderer Name für Flüssigkeitspaket ist materielles Element der Flüssigkeit. Dementsprechend können auch die Begriffe Materiallinie und Materialoberfläche eingeführt werden, die immer aus den gleichen Materialelementen bestehen und sich mit dem Fluidstrom bewegen. Ein weiterer Name für flüssiges Paket ist flüssiges Element .

Verweise

Literaturverzeichnis

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