Hidrodinamika ir hidraulikas nodalījums, kurā ir studējami šķidruma kustības likumi un to mijiedarbība ar nekustīgām un kustīgām virsmām.
Ja absolūti cieta ķermeņa atsevišķas daļiņas ir cieti saistītas savā starpā, tad šķidrā kustīgā vidē tādu sakaru nav. Šķidruma kustība sastāv no atsevišķu molekulu ārkārtīgi sarežģītā pārvietojuma.
Hidrodinamikā šķidrumu apskata kā nepārtrauktu vidi. Šādai videi ir sekojošas pazīmes:
katrs ļoti mazs tilpuma elements satur ļoti daudz molekulu
(Lai lokāli izmērītu kādu raksturlielumu, jāapskata mazs tilpuma elements, tomēr arī šis mazais elements satur pietiekoši daudz molekulu, t.i. ir liels, salīdzinot ar starpmolekulārajiem attālumiem.),
vielai var neievērot tās molekulāro uzbūvi
(Molekulu īpašību radītās fluktuācijas nevar iespaidot mēraparātu rādījumus),
pieņem, ka vides raksturlielumi ir nepārtrauktas laika un koordinātu funkcijas.
Patiesībā šie raksturlielumi (ātrums, kustības daudzums, blīvums) nav vienmērīgi sadalīti. Sk., piem., attēlā, kur parādīts, kā noteikta tilpuma blīvuma vērtības ir atkarīgas no šajā mērīšanas procesā tilpumā izdalītā tilpuma elementa lieluma. Abscisu ass – šķidruma tilpums, uz kuru attiecas mērījumi, ordinātu ass – šķidruma blīvuma vērtība. 1 – “lokālā” šķidruma blīvuma vērtība. 2 – izmaiņas, kas saistītas ar blīvuma telpisko sadalījumu. 3 – izmaiņas, kas saistītas ar molekulu fluktuācijām.1
Šķidruma kustības veidi
Izšķir dažādus šķidruma kustības veidus:
• Stacionārs un nestacionārs
• Vienmērīgs un nevienmērīgs
• Spiedplūsmas un bezspiediena
Par stacionāru kustību sauc tādu šķidruma plūsmu, ja daļiņu ātrumu lauks nemainās laikā. Stacionārajā kustībā nemainās plūsmas līniju izvietojums, un var uzskatīt, ka daļiņas kustas pa tām. Citiem vārdiem sakot, plūsmas līnijas ir stacionāri plūstoša šķidruma daļiņu trajektorijas. Eksperimentāli pierādīts, ka stacionārās plūsmas rodas tikai, ja daļiņu ātrumi ir salīdzinoši nelieli.1
Daniila Bernulli vienādojums, kas ir dabūts 1738 g., ir fundamentāls hidrodinamikas vienādojums. Tas parāda likumsakarību starp spiedi P, vidēju ātrumu v un pjezometrisku augstumu z atšķirīgos straumes šķēlumos un pauž kustīgas šķidruma enerģijas saglabāšanas likumu. 1
Šķidrumu un gāzu kustība ir samērā sarežģīta parādība. Šīs kustības aprakstam izmanto vairākus vienkāršotus modeļus. Pats vienkāršākais modelis ir, ja šķidrums tiek uzskatīts par ideālu un nesaspiežamu (t.i., bez iekšējās berzes starp slāņiem).2
Ideāls šķidrums, iedomātais šķidrums, bez stigrības un siltumvadāmības. Ideālā šķidrumā nav iekšējās berzes starp slāņiem, t.i. nav pieskarošu sasprindzinājumu starp diviem blakusesošiem slāņiem. Tāda idealizācija ir pieņemama daudzos gadījumos kad aplūko straumes, un dod labu aprakstu reālu šķidrumu straumēm. …
