Dinamika fluida

Mehanika fluida je grana mehanike koja se dijeli na dvije discipline, a to su statika i dinamika fluida. Statika fluida proučava fluide u mirovanju i kao takva nam nije od posebnog interesa u ovom radu. S druge strane, dinamika fluida se bavi proučavanjem gibanja fluida te ćemo se njome detaljnije pozabaviti.

Stanje svakog fluida koji se giba u trodimenzionalnom prostoru opisano je s točno pet fizikalnih veličina. To su tri komponente brzine te dvije termodinamičke veličine koje se odnose na fluid, kao što su npr. tlak i gustoća. Sve navedene veličine su funkcije položaja i vremena, odnosno:

Određivanje stanja fluida svodi se na izračunavanje vrijednosti tih pet varijabli. Pri tom se služimo jednadžbom kontinuiteta, zakonom o očuvanju količine gibanja te zakonom o očuvanju energije. Njihovim kombiniranjem dobivamo za nestlačive i neviskozne fluide Eulerove jednadžbe:

Za uračunavanje utjecaja molekularne viskoznosti potrebno je preurediti Eulerove jednadžbe. Dobivaju se Navier-Stokesove jednadžbe koje vrijede za nestlačive homogene fluide: