การแนะนำ

ในบทก่อนหน้านี้ ได้แสดงให้เห็นว่าสามารถหาสถานการณ์ทางคณิตศาสตร์ที่แน่นอนสำหรับแรงที่กระทำโดยของไหลที่อยู่นิ่งได้อย่างง่ายดาย เนื่องจากในสภาวะไฮโดรสแตติกนั้น มีเพียงแรงกดธรรมดาเท่านั้นที่เกี่ยวข้อง เมื่อพิจารณาของไหลที่กำลังเคลื่อนที่ ปัญหาในการวิเคราะห์จะยากขึ้นมากทันที ไม่เพียงแต่ต้องคำนึงถึงขนาดและทิศทางของความเร็วของอนุภาคเท่านั้น แต่ยังมีอิทธิพลที่ซับซ้อนของความหนืดที่ทำให้เกิดแรงเฉือนหรือแรงเสียดทานระหว่างอนุภาคของของไหลที่กำลังเคลื่อนที่และบริเวณขอบเขตที่บรรจุอยู่ การเคลื่อนที่สัมพันธ์กันที่เป็นไปได้ระหว่างองค์ประกอบต่างๆ ของตัวของไหลทำให้แรงเฉือนและแรงเฉือนแตกต่างกันอย่างมากจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งตามสภาพการไหล เนื่องจากความซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์การไหล การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำจึงทำได้เพียงไม่กี่กรณีเท่านั้น และจากมุมมองทางวิศวกรรม ในบางกรณีอาจไม่สามารถทำได้ในทางปฏิบัติ ดังนั้น จึงจำเป็นต้องแก้ปัญหาการไหลไม่ว่าจะด้วยการทดลองหรือการตั้งสมมติฐานที่ง่ายพอเพียงเพื่อให้ได้คำตอบทางทฤษฎี แนวทางทั้งสองนี้ไม่สามารถแยกออกจากกันได้ เนื่องจากกฎพื้นฐานของกลศาสตร์นั้นใช้ได้เสมอ และช่วยให้สามารถนำวิธีการทางทฤษฎีบางส่วนมาใช้ในกรณีสำคัญหลายกรณีได้ นอกจากนี้ ยังมีความสำคัญที่จะต้องตรวจสอบด้วยการทดลองถึงขอบเขตของการเบี่ยงเบนจากเงื่อนไขที่แท้จริงอันเป็นผลจากการวิเคราะห์แบบง่าย

สมมติฐานที่ง่ายที่สุดที่พบมากที่สุดคือของไหลเป็นอุดมคติหรือสมบูรณ์แบบ จึงขจัดผลกระทบจากความหนืดที่ซับซ้อนออกไป นี่คือพื้นฐานของไฮโดรไดนามิกส์แบบคลาสสิก ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของคณิตศาสตร์ประยุกต์ที่ได้รับความสนใจจากนักวิชาการที่มีชื่อเสียง เช่น สโตกส์ เรย์ลีห์ แรนไคน์ เคลวิน และแลมบ์ ทฤษฎีคลาสสิกมีข้อจำกัดที่ร้ายแรง แต่เนื่องจากน้ำมีความหนืดค่อนข้างต่ำ จึงทำหน้าที่เหมือนของไหลจริงในหลายสถานการณ์ ด้วยเหตุนี้ ไฮโดรไดนามิกส์แบบคลาสสิกจึงถือเป็นพื้นฐานที่มีค่าที่สุดสำหรับการศึกษาลักษณะเฉพาะของการเคลื่อนที่ของของไหล บทนี้เกี่ยวข้องกับพลวัตพื้นฐานของการเคลื่อนที่ของของไหล และทำหน้าที่เป็นบทนำพื้นฐานสำหรับบทต่อๆ ไปที่เกี่ยวข้องกับปัญหาเฉพาะเจาะจงมากขึ้นที่พบในระบบไฮดรอลิกของวิศวกรรมโยธา สมการพื้นฐานที่สำคัญสามสมการของการเคลื่อนที่ของของไหล ได้แก่ สมการความต่อเนื่อง สมการเบอร์นูลลี และสมการโมเมนตัม ได้รับการสรุปและอธิบายความสำคัญของสมการเหล่านี้ ต่อมามีการพิจารณาข้อจำกัดของทฤษฎีคลาสสิกและอธิบายพฤติกรรมของของไหลจริง โดยถือว่าของไหลที่ไม่สามารถบีบอัดได้ตลอดมา

ประเภทของการไหล

การเคลื่อนที่ของของไหลสามารถจำแนกประเภทได้ดังนี้:

1.แบบปั่นป่วนและแบบลามินาร์

2.การหมุนและการไม่หมุน

3.มั่นคงและไม่มั่นคง

4.แบบสม่ำเสมอและแบบไม่สม่ำเสมอ