유체 소포

Fluid parcel

유체 역학에서, 연속체 역학의 틀 안에서, 유체 소포는 유체의 흐름과 함께 이동하는 동안 그것의 동적 역사 전체에서 확인할 수 있는 매우 적은 양의 유체 소포다.[1] 이동하면서 유체 소포의 질량은 일정하게 유지되는 반면 압축 가능한 흐름에서는 부피가 변할 수 있다.[2][3] 그리고 흐름에 의한 왜곡으로 모양이 변한다.[1] 압축할 수 없는 흐름에서 유체 소포의 부피도 상수(이소성 흐름)이다.

이 수학적 개념은 라그랑고 기준의 틀에서 유동 운동(동력학 및 역학)의 설명과 밀접하게 관련되어 있다. 이 기준 프레임에서 유체 구획은 공간과 시간을 통해 라벨로 표시되고 추적된다. 그러나 오일러 기준 프레임에서도 유체 구획의 개념은 예를 들어 재료 파생상품, 유선형, 직선형 및 경로의 정의 또는 스토크스 표류를 결정할 때 유리할 수 있다.[1]

연속체 역학에서 사용되는 유체 소포는 물리학에서 미세한 입자(분자와 원자)와 구별되어야 한다. 유체 구획은 유체 입자의 평균 속도 및 기타 특성을 설명하며, 평균 자유 경로에 비해 크지만 고려 중인 특정 흐름의 일반적인 길이 척도에 비해 작다. 이를 위해서는 크누드센 숫자가 작아야 하는데, 이는 연속체 가설이 유효하기 위한 사전 요건이기도 하다.[2][4][5] 또한, 직접 인접 소포와 독점적으로 구별되는 유체 소포의 수학적 개념과 달리 실제 유체 소포는 항상 동일한 입자로 구성되지는 않는다. 분자 확산은 소포의 성질을 서서히 진화할 것이다.[2][4]

공기 흐름의 경우 해당 용어는 공기 구획이다. 유체 소포의 또 다른 이름은 유체의 물질적 요소다.[1][2] 이에 상응하여 재료 선과 재료 표면의 개념도 도입할 수 있으며, 항상 동일한 재료 요소로 구성되고 유체 흐름과 함께 움직인다.[1] 그러나 유체 소포에 사용되는 또 다른 이름은 유체 원소다.[4]

참조

  1. ^ a b c d e 바첼러(1973), 페이지 71–72
  2. ^ a b c d 길(1982년), 페이지 63-64년
  3. ^ 베넷(2006년), 페이지 25
  4. ^ a b c 톰슨(2006), 페이지 1-2
  5. ^ 배첼러(1973년), 페이지 4-6

참고 문헌 목록

  • Batchelor, George K. (1973). An introduction to fluid dynamics. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-09817-5.
  • Gill, Adrian E. (1982). Atmosphere–ocean dynamics. New York: Academic Press. ISBN 978-0-12-283522-3.
  • Thompson, Michael (2006). An introduction to astrophysical fluid dynamics. Imperial College Press. ISBN 978-1-86094-615-8.
  • Bennett, Andrew (2006). Lagrangian fluid dynamics. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-85310-1.
  • Badin, G.; Crisciani, F. (2018). Variational Formulation of Fluid and Geophysical Fluid Dynamics - Mechanics, Symmetries and Conservation Laws -. Springer. p. 218. doi:10.1007/978-3-319-59695-2. ISBN 978-3-319-59694-5. S2CID 125902566.