hidrodinãmika (gr. hydōr – vanduo + dynamikos – jėgõs, jėginis), hidromechanikos šaka, tirianti nespūdžiųjų skysčių tekėjimą ir sąveiką su kietaisiais kūnais. Hidrodinamikos metodais galima tirti ir dujų judėjimą, jei jų greitis gerokai mažesnis už garso jose greitį. Svarbiausias uždavinys – rasti skysčio, kuris teka veikiamas išorinių jėgų, greičių lauką, slėgį, tankį. Tai leidžia apskaičiuoti skysčio ir kietojo kūno sąveikos jėgas. Svarbiausios skysčio savybės hidrodinamikos požiūriu yra judrumas (arba takumas) ir vientisumas (tolydumas), reiškiantis, kad skystis yra tolydi vienalytė terpė, todėl naudojamas tolydaus, takaus ir klampaus skysčio modelis. Skysčius, kurių klampa priklauso nuo jų tekėjimo pobūdžio, tiria reologija. Elektrai laidžių skysčių tekėjimą magnetiniame lauke tiria magnetohidrodinamika. Hidrodinamikos lygtys sudaromos taikant masės, energijos ir judesio kiekio tvermės dėsnius arba sudaromos fizikinės kinetikos metodais. Hidrodinamikos pagrindinės lygtys: tolydumo lygtis skysčio tankiui nusakyti, Navier ir Stokeso lygtis skysčio greičiui apibūdinti. Jos yra netiesinės dalinių išvestinių lygtys, todėl dažniausiai išsprendžiamos tik supaprastinus uždavinį ir atmetus jų narius, kurie tekėjimo pobūdžiui nustatyti tam tikromis sąlygomis yra neesminiai. Pvz., kartais apibūdinant realų tekėjimą galima nepaisyti skysčio klampumo; tokiu atveju naudojamasi idealiojo skysčio teorija. Kai skystis labai klampus (pvz., tirštas tepalas), tekėjimo greitis nelabai kinta ir galima nepaisyti pagreičio. Potencialiniam tekėjimui sudėtingomis sąlygomis apibūdinti naudojamasi analogija su elektriniu lauku (greičio potencialas nusakomas tokio pat pavidalo lygtimi kaip elektrinio lauko potencialas). Idealiojo nespūdžiojo skysčio tekėjimui apibūdinti svarbiausia yra Bernoulli lygtis. Klampaus skysčio tekėjimą apibūdina Reynoldso skaičius Re (panašumo kriterijai). Kai Reynoldso skaičiaus vertė maža (skystis labai klampus), būna laminarinis tekėjimas, kai labai didelė (skystis beveik neklampus), – turbulentinis tekėjimas. Svorio veikiamo skysčio judėjimas (pvz., bangos vandens paviršiuje) apibūdinamas kitu bemačiu dydžiu – Froude’o skaičiumi. Klampaus skysčio tekėjimą nagrinėti padeda eksperimentiniai hidrodinamikos metodai; jie grindžiami panašumo teorija, kuri aiškina gautus rezultatus. Atliekami skysčio tekėjimo tyrimai hidrodinaminiuose ir aerodinaminiuose vamzdžiuose, hidrodinaminiuose kanaluose ir kita. Eksperimentiškai tiriant skysčio srautus jie vizualizuojami, pvz., į skystį įmaišoma spalvinamųjų medžiagų, nuo kurių pasidaro matomos atskiros skysčio srovės linijos. Hidrodinamikos tyrimais naudojamasi projektuojant laivus ir lėktuvus, skaičiuojant vamzdynus, hidraulinių turbinų siurblius ir vandens užtvankas, tiriant jūrų sroves, gruntinį vandenį, naftos filtraciją iš požeminių saugyklų.

Hidrodinamikos pradininkai yra D. Bernoulli ir L. Euleris; jie mechaninius dėsnius naudojo skysčio tekėjimui tirti. D. Bernoulli 1738 pirmasis pradėjo vartoti hidrodinamikos terminą. 1775 L. Euleris pirmasis sudarė idealiojo skysčio tekėjimo lygtį. 18 a. pabaigoje–19 a. pradžioje plėtota bangų skysčio paviršiuje teorija. Klampiojo skysčio tekėjimo teoriją 1821 sukūrė Claudeʼas-Louis Navier, ją baigė G. G. Stokesas. O. Reynoldsas suskirstė tekėjimą į turbulentinį ir laminarinį, nustatė turbulentiškumo priežastis. 19 a. pabaigoje–20 a. pradžioje buvo plėtojama kietojo kūno judėjimo skystyje teorija.

Papildoma informacija
Turinys
Bendra informacija
Straipsnio informacija
Autorius (-iai)
Redaktorius (-iai)
Publikuota
Redaguota
Siūlykite savo nuotrauką