ثمانية أنواع من نماذج ديناميكا السوائل للمهندسين توضح كيفية حساب وتحليل تدفق السوائل لتطبيقات مختلفة في مجال الهندسة الحرارية.
ثمانية أنواع من نماذج ديناميكا السوائل للمهندسين
تعدّ ديناميكا السوائل من المجالات الحيوية في الهندسة، حيث تستخدم لتحليل حركة وتفاعل السوائل (السوائل والغازات). تتنوع النماذج المستخدمة في هذه الديناميكا لتلبية احتياجات المهندسين في مختلف التطبيقات العملية. في هذا المقال، سنتعرف على ثمانية أنواع من نماذج ديناميكا السوائل التي يستفيد منها المهندسون.
- نموذج نافيير-ستوكس
- نموذج برنولي
- نموذج الجريان اللزج
- نموذج الجريان غير اللزج
- نموذج الجريان الاضطرابي
- نموذج الجريان الطبقي
- نموذج الجريان المضغوط واللامضغوط
- نموذج الجريان متعدد الأطوار
يعتبر نموذج نافيير-ستوكس واحدا من الأسس في ديناميكا السوائل. يصف هذا النموذج حركة السوائل باستخدام مجموعة من المعادلات التفاضلية الجزئية التي تعتمد على الكتلة والزخم والطاقة.
يعتمد نموذج برنولي على قانون برنولي، والذي يربط بين الضغط والسرعة في ظل جريان ثابت. يستخدم هذا النموذج بشكل واسع في تحليل جريان السوائل في الأنابيب والطائرات.
يأخذ هذا النموذج في الاعتبار تأثيرات اللزوجة التي تزداد أهمية في الجريان البطئ أو الأنظمة الصغيرة. يتمثل ذلك في إضافة معاملات اللزوجة إلى معادلات الجريان الأساسية.
يفترض هذا النموذج أن اللزوجة مهملة وهذا يجعل الحسابات أبسط. يستخدم بشكل شائع في الأنظمة ذات الجريان السريع مثل تدفق الهواء حول الطائرات.
يهدف هذا النموذج إلى وصف الحركات المعقدة والعشوائية للسوائل في حالات الجريان الاضطرابي. يستخدم معادلات إضافية أو نموذجًا إحصائيًا لتحليل هذه الظاهرة.
يتمثل هذا النموذج في تحليل السوائل التي تتدفق في طبقات بنمط منتظم ومستقر. يعتبر هذا النموذج أساسيا لتحليل الجريان داخل الأنابيب أو القنوات المنتظمة.
يفرق هذا النموذج بين حالات السوائل التي تتعرض لتغيرات في الكثافة نتيجة الضغط مثل الغازات (مضغوط) وبين الجريان الذي تكون فيه الكثافة ثابتة نسبياً (لامضغوط).
يتضمن هذا النموذج الأنظمة التي تحتوي على أكثر من طور واحد مثل الأنظمة التي تحتوي على سائل وغاز أو صلب. تعتبر هذا النموذج معقدا للغاية ويتطلب تحليلًا دقيقًا جدًا.