การแนะนำ

ในบทที่แล้วได้แสดงให้เห็นว่าสถานการณ์ทางคณิตศาสตร์ที่แน่นอนสำหรับแรงที่กระทำโดยของไหลที่อยู่นิ่งนั้นสามารถรับได้ทันที เนื่องจากในระบบอุทกสถิตมีเพียงแรงดันธรรมดาเท่านั้นที่เกี่ยวข้อง เมื่อพิจารณาถึงของไหลที่กำลังเคลื่อนที่ ปัญหาของการวิเคราะห์ในทันทีจะยากขึ้นมาก ไม่เพียงแต่ต้องคำนึงถึงขนาดและทิศทางของความเร็วอนุภาคเท่านั้น แต่ยังมีอิทธิพลที่ซับซ้อนของความหนืดที่ทำให้เกิดแรงเฉือนหรือความเค้นเสียดสีระหว่างอนุภาคของไหลที่กำลังเคลื่อนที่และที่ขอบเขตบรรจุอีกด้วย การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ที่เป็นไปได้ระหว่างองค์ประกอบต่างๆ ของตัวของเหลวทำให้ความดันและความเค้นเฉือนเปลี่ยนแปลงอย่างมากจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งตามสภาพการไหล เนื่องจากความซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์การไหล การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำจึงเป็นไปได้ในบางส่วนเท่านั้น และจากมุมมองทางวิศวกรรม บางกรณีก็ทำไม่ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแก้ไขปัญหาการไหลโดยการทดลองหรือโดยการทำให้ สมมติฐานบางอย่างที่ทำให้ง่ายขึ้นเพียงพอที่จะได้วิธีแก้ปัญหาทางทฤษฎี ทั้งสองแนวทางไม่แยกจากกัน เนื่องจากกฎพื้นฐานของกลศาสตร์นั้นใช้ได้เสมอ และทำให้วิธีการทางทฤษฎีบางส่วนสามารถนำไปใช้ได้ในหลายกรณีที่สำคัญ นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบขอบเขตของการเบี่ยงเบนจากเงื่อนไขที่แท้จริงอันเป็นผลจากการวิเคราะห์แบบง่ายด้วยการทดลอง

ข้อสันนิษฐานที่ทำให้เข้าใจง่ายที่สุดก็คือของเหลวนั้นอยู่ในอุดมคติหรือสมบูรณ์แบบ ซึ่งช่วยลดผลกระทบด้านความหนืดที่ซับซ้อนได้ นี่เป็นพื้นฐานของอุทกพลศาสตร์คลาสสิก ซึ่งเป็นสาขาวิชาคณิตศาสตร์ประยุกต์ที่ได้รับความสนใจจากนักวิชาการที่มีชื่อเสียงเช่น Stokes, Rayleigh, Rankine, Kelvin และ Lamb มีข้อจำกัดร้ายแรงในทฤษฎีคลาสสิก แต่เนื่องจากน้ำมีความหนืดค่อนข้างต่ำ น้ำจึงมีพฤติกรรมเหมือนของเหลวจริงๆ ในหลายสถานการณ์ ด้วยเหตุนี้ อุทกพลศาสตร์แบบคลาสสิกจึงอาจถือเป็นพื้นฐานที่มีค่าที่สุดในการศึกษาคุณลักษณะของการเคลื่อนที่ของของไหล บทนี้เกี่ยวข้องกับพลวัตพื้นฐานของการเคลื่อนที่ของของไหล และทำหน้าที่เป็นบทนำเบื้องต้นสำหรับบทต่อๆ ไปที่เกี่ยวข้องกับปัญหาเฉพาะเจาะจงที่พบในระบบชลศาสตร์ของวิศวกรรมโยธา สมการพื้นฐานที่สำคัญสามประการของการเคลื่อนที่ของของไหล ได้แก่ สมการความต่อเนื่อง เบอร์นูลลี และสมการโมเมนตัม ได้มาและอธิบายความสำคัญของสมการเหล่านั้น ต่อมาจะมีการพิจารณาข้อจำกัดของทฤษฎีคลาสสิกและอธิบายพฤติกรรมของของไหลจริง ของเหลวที่ไม่สามารถอัดตัวได้จะถือว่าตลอด

ประเภทของการไหล

การเคลื่อนที่ของของไหลประเภทต่างๆ อาจจำแนกได้ดังนี้

1.ปั่นป่วนและราบเรียบ

2. การหมุนและการไม่หมุน

3.มั่นคงและไม่มั่นคง

4.มีความสม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ