Ροή των ρευστών

Στην Κινηματική και τη Δυναμική με τον όρο ροή των ρευστών καλείται ειδικότερα η κίνηση των σωματιδίων των ρευστών, επειδή ακριβώς αυτά ρέουν, η οποία όμως κίνηση περιλαμβάνει επίσης τις έννοιες της δύναμης που προκαλεί την κίνηση, της ταχύτητας καθώς και της επιτάχυνσης του ρευστού.

Στους επιμέρους κλάδους της Δυναμικής (Υδροδυναμική και Αεροδυναμική) αντί του όρου "κίνηση" χρησιμοποιείται ο όρος "ροή". Οι δύο αυτοί κλάδοι είναι υποκλάδοι του γενικότερου πεδίου της Ρευστοδυναμικής η οποία είναι γενικότερα υποκλάδος της επιστήμης της Ρευστομηχανικής.

Γενικά

Η κίνηση ενός ρευστού προκαλείται από διατμητικές τάσεις καθώς και από μη ισοζυγισμένες κάθετες τάσεις (πιέσεις) που ασκούνται στο ρευστό. Η ανάλυση των δυνάμεων αυτών αποτελεί το αντικείμενο μελέτης και έρευνας της "δυναμκής των ρευστών", ενώ η σπουδή των αποτελεσμάτων της εφαρμογής των δυνάμεων αυτών που παράγουν τη κίνηση, δηλαδή την ταχύτητα και την επιτάχυνση, με την αντίστοιχη περιγραφή και απεικόνιση της κίνησης, αποτελούν αντικείμενα μελέτης της "κινηματικής των ρευστών".

Μέθοδοι ανάλυσης

Η μελέτη της ροής των ρευστών επιτελείται με τους ακόλουθους τρεις βασικούς τρόπους:

1. την "μακροσκοπική ανάλυση"
2. την "διαφορική ανάλυση", και
3. την "διαστατική ανάλυση"

Διάκριση ροής ρευστών

Για τη πληρέστερη μελέτη και ανάλυση της ροής των ρευστών, από τα τέλη του 18ου αιώνα, προτάθηκε η διάκριση της ροής των ρευστών στις τρεις ακόλουθες κατηγορίες - πρότυπα, αντίστοιχα με τη διάκρισή των ίδιων των ρευστών: στη ροή των τέλειων ή ιδανικών ή ιδεωδών ρευστών, τη ροή των φυσικών, ή νευτώνειων ρευστών και τη ροή των μη νευτώνειων, ή θιξότροπων ρευστών.

Γενικά η ροή των ρευστών μέσα σε αγωγούς ή σωλήνες παρουσιάζει δύο τύπους-μορφές ροής. Έτσι αυτή μπορεί να είναι: είτε ομαλή, ή στρωτή, ή παράλληλη ροή, είτε στροβιλώδης ή τυρβώδης ροή.

Ροή ιδανικών υγρών

Στη ροή των τέλειων, ή ιδανικών, ή ιδεωδών υγρών εφαρμόζονται δύο βασικοί Νόμοι της Υδροδυναμικής:

1. O Νόμος της συνεχείας της ροής και
2. O Νόμος του Μπερνούλι.

• Συναφές επίσης είναι και το Θεώρημα του Torricelli.

Ροή φυσικών υγρών

Η ροή των φυσικών υγρών είναι διάφορη από εκείνη των ιδεωδών και τούτο διότι επηρεάζονται από τα τρία χαρακτηριστικά των φυσικών υγρών, δηλαδή το συμπιεστόν τους, την συνοχή των μορίων τους και την συνάφεια αυτών προς τα τοιχώματα των αγωγών.
Το συμπιεστόν εν τούτοις ελάχιστα επηρεάζει τη ροή, δεδομένου ότι τα υγρά θεωρούνται πρακτικά ασυμπίεστα σε αντίθεση με τα αέρια όπου η επήρεια είναι μεγαλύτερη.
Η συνοχή όμως των μορίων του φυσικού υγρού έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία εσωτερικής τριβής μεταξύ αυτών, η οποία χαρακτηρίζεται από τον λεγόμενο συντελεστή συνεκτικότητας ή συντελεστή εσωτερικής τριβής ή συντελεστή ιξώδους.
Η συνάφεια, τέλος, προέρχεται από τη δύναμη επαφής μεταξύ του υγρού και των τοιχωμάτων του αγωγού. Αυτή εκδηλώνεται κατά τέτοιο τρόπον ώστε τα μόρια του υγρού που βρίσκονται σ΄ επαφή με τα τοιχώματα να παρουσιάζουν μηδενική ταχύτητα, σε αντίθεση μ΄ εκείνα που βρίσκονται στο κέντρο του αγωγού και παρουσιάζουν τη μέγιστη ταχύτητα.

Παράλληλη ροή

Κατά την ομαλή ροή ή στρωτή ροή ή παράλληλη ροή το ρευστό ρέει σε παράλληλες προς τον άξονα του αγωγού γραμμές δίνοντας έτσι την εικόνα της ομαλής ή στρωτής ροής. Συνήθης εικόνα παράλληλης ροής είναι εκείνη του νερού από τις βρύσες.

Τυρβώδης ροή

Κατά τη στροβιλώδη ροή, ή στροβιλοειδή ροή, ή τυρβώδη ροή οι γραμμές ροής του ρευστού λαμβάνουν μορφή ακανόνιστων καμπυλών οι οποίες τέμνουν συνεχώς αλλήλους, δίνοντας έτσι την εικόνα ροής με στροβιλισμούς. Εικόνες τυρβώδους ροής μας παρέχουν οι ποταμοί όταν παρουσιάζουν στροβίλους που μπορεί να οφείλονται σε υποκείμενα ρεύματα, σε τριβές σε βραχώδεις όχθες ή σε πετρώματα του βυθού ή σε απότομη στένωση του πλάτους τους. Τυρβώδη ροή επίσης είναι δυνατόν να προκαλέσουν και πλοία ή λέμβοι που κινούνται ενάντια στο ρεύμα του ποταμού καθώς επίσης και οι αεροστρόβιλοι που μπορεί να επηρεάσουν την άντωση του αεροπλάνου με συνέπεια να προκληθούν τρανταγμοί του σκάφους.