Mecanica fluidelor - noțiuni introductive

1. OBIECTUL CURSULUI. LEGĂTURA CU ALTE DISCIPLINE

Mecanica fluidelor este una din cele trei ramuri ale mecanicii, cea mai veche dintre ştiinţele

fundamentale ale naturii.

1. Mecanica generală -

studiază legile universale ale mecanicii şi aplicaţiile lor la studiul

corpurilor solide rigide.

2. Mecanica solidelor

deformabile

- studiază legile universale ale deformaţiilor pe care le suferă

corpurile solide datorită forţelor care acţionează asupra lor.

3. Mecanica fluidelor - are ca obiect studiul fluidelor, precum şi interacţiunea dintre

acestea şi solidele cu care vin în contact.

La rândul ei, mecanica fluidelor se împarte, convenţional, în trei mari părţi, după cum

urmează:

3.1. Statica fluidelor -

studiază repausul fluidelor şi acţiunile exercitate de acestea asupra

corpurilor solide cu care vin în contact.

3.2. Cinematica

fluidelor

- studiază mişcarea fluidelor, fără a lua în considerare forţele care

determină, sau modifică, starea de mişcare.

3.3. Dinamica fluidelor - studiază mişcare fluidelor luând în considerare şi forţele care

determină sau modifică starea de mişcare, precum şi transformările

energetice produse în timpul mişcării.

2. APLICAŢII ALE MECANICII FLUIDELOR

Principalele aplicaţii ale staticii fluidelor constau în:

− studierea instrumentelor de măsurare a presiunii fluidelor;

− studierea forţelor hidrostatice cu care fluidele acţionează asupra corpurilor solide cu

care vin în contact;

− studiul corpurilor plutitoare;

− studiul atmosferei, considerată în repaus.

MECANICA FLUIDELOR – NOTIŢE DE CURS

În general, aplicaţiile dinamicii fluidelor se clasifică după condiţiile la frontieră impuse

mişcării. Astfel, se disting două mari categorii de aplicaţii:

Dinamica fluidelor, externă: studiul curgerii fluidelor în jurul unor corpuri solide, considerate

izolate în interiorul fluidului. Din această categorie fac parte:

− studiul construcţiilor supuse acţiunii vântului;

− curgerea aerului în jurul vehiculelor aflate în mişcare

(trenuri, automobile, avioane etc.);

- Fenomene aerodinamice

− curgerea apei în jurul vehiculelor aflate în mişcare în

interiorul acesteia (submarine, vehicule amfibii etc.);

- Fenomene hidrodinamice

La aceste fenomene se studiază puterea necesară învingerii forţelor de rezistenţă la

înaintare, iar în cazul fenomenelor aerodinamice şi forţa de sustentaţie generată.

forţa de sustentaţie (de portanţă)

generată de aripa avionului;

forţa de rezistenţă la înaintare.

Fig. 1 – Principalele forţe care acţionează asupra unui avion în timpul zborului

În cazul mişcărilor uniforme, puterea consumată pentru învingerea forţei de rezistenţă la

înaintare se poate calcula cu relaţia:

Dinamica fluidelor, internă: mişcarea fluidelor este delimitată de frontiere solide: canalizări

închise, conducte, ai căror pereţi sunt în general imobili. Se disting:

− mişcarea gazelor în canalizări, conducte;

− mişcarea gazelor în maşini pneumatice;

- Fenomene gazodinamice

− mişcarea lichidelor în canalizări, conducte;

− mişcarea lichidelor în maşini hidraulice;

- Fenomene hidraulice

Fig. 2 – Aspectul curgerii printr-o conductă de secţiune variabilă