Πεδίο ροής

Στη μηχανική των ρευστών ονομάζεται πεδίο ροής, (flow field, ή field flow), ο χώρος εντός του οποίου κινείται ένα ρευστό.

Έτσι με τον όρο αυτό χαρακτηρίζεται συγκεκριμένη περιοχή του χώρου όπου σε κάθε σημείο αυτής κάθε φυσικό μέγεθος έχει ορισμένη τιμή, είτε σταθερή, είτε μεταβαλλόμενη στο χρόνο, που εκφράζεται με συνάρτηση. Για παράδειγμα έστω φυσικό μέγεθος Α, τότε το πεδίο αυτού εκφράζεται με τη συνάρτηση Α (x, y, z, t), όπου x,y,z, οι συντεταγμένες των σημείων του χώρου και t ο χρόνος (παρατήρησης).

Διάκριση

Ανάλογα δε των φυσικών μεγεθών τα πεδία διακρίνονται αντίστοιχα σε

1. βαθμωτά, όπως για παράδειγμα το πεδίο της πυκνότητας, και σε
2. διανυσματικά, π.χ. το πεδίο ταχύτητας.

Υπενθυμίζεται ότι τα μεν βαθμωτά μεγέθη ορίζονται μόνο από την τιμή του μέτρου τους ενώ τα διανυσματικά για να ορισθούν απαιτείται εκτός του μέτρου τους, η διεύθυνση και η φορά τους.

• Όταν τα φυσικά μεγέθη ροής (πίεση, πυκνότητα, ταχύτητα κ.λπ) δεν αλλάζουν σε κάθε σημείο με το χρόνο τότε η συγκεκριμένη ροή χαρακτηρίζεται μόνιμη ροή, και σε αντίθετη περίπτωση μη μόνιμη ροή.

Απεικόνιση πεδίου

Στην επίλυση προβλημάτων ροής ρευστών, πολλές φορές καθίσταται χρήσιμη η γραφική απεικόνιση του πεδίου ροής. Οι γραμμές που μπορεί να βοηθήσουν στη απεικόνιση και κατ΄ επέκταση στη παρατήρηση του πεδίου ροής είναι η τροχιά (ενός σωματιδίου), (pathline - pL), η γραμμή ροής ή ροϊκή γραμμή (streamline stmL) και η ινώδης φλέβα (streakline - strL).

1. Ως τροχιά (σωματιδίου) ορίζεται η διαδρομή που ακολουθεί ένα στοιχειώδες σωματίδιο του ρευστού εντός του πεδίου σε χρόνο t.
2. Η γραμμή ροής, ή ροϊκή γραμμή ενός πεδίου ονομάζεται η γραμμή στην οποία εφάπτεται το διάνυσμα της ταχύτητας ενός σωματιδίου του ρευστού σε κάθε χρονική στιγμή.
3. Η ινώδης φλέβα είναι η γραμμή επί της οποίας βρίσκονται όλα τα σωματίδια του ρευστού που προέρχονται από το ίδιο ορισμένο σημείο του πεδίου ροής.

Βιβλιογραφία

• Σταμ. κ΄ Δημ. Αυλωνίτης "Μηχανική των Ρευστών" - Εκδόσεις ΙΩΝ, Αθήνα 2004.