流體質點
在流體動力學中，在連續體力學的框架內，流體質點或稱流體微團是指非常少量的流體，在其隨流體流動移動的整個動態歷史中可以識別。 [1]當它移動時，流體質點的質量保持不變，而在可壓縮流動中，它的體積可能會發生變化。 [2] [3]並且它的形狀由於流動的扭曲而改變。 [1]在不可壓縮流中，流體質點的體積也是一個常數（等容流）。
這個數學概念與在拉格朗日參考系中對流體運動的描述——它的運動學和動力學——密切相關。在這個參考框架中，流體包裹被標記並在空間和時間上跟隨。但在歐拉參考系中，流體包裹的概念也可能是有利的，例如在定義材料導數、流線、條紋和路徑時；或用於確定斯托克斯漂移。 [1]
連續介質力學中使用的流體包裹要與物理學中的微觀粒子（分子和原子）區分開來。流體包裹描述了流體粒子的平均速度和其他特性，在與平均自由程相比較大的長度尺度上進行平均，但與所考慮的特定流動的典型長度尺度相比較小。這要求克努森數很小，這也是連續統假設有效的先決條件。 [2] [4] [5]進一步注意，與可以唯一識別的流體包裹的數學概念不同——以及與其直接相鄰包裹的唯一區別——在真實的流體中，這樣的包裹並不總是由相同的粒子組成。分子擴散將緩慢地演變包裹性質。 [2] [4]
對於氣流，對應的術語是氣塊/氣團。流體微團的另一個名稱是流體的物質單元。 [1] [2]相應地，也可以引入材料線和材料表面的概念，它們總是由相同的材料元素組成並隨着流體流動而移動。 [1]流體微團的另一個名稱是流體單元。 [4]
參考資料[編輯]
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Batchelor (1973)
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Gill (1982) 引用錯誤：帶有name屬性「Gill」的
<ref>標籤用不同內容定義了多次 - ^ Bennett (2006)
- ^ 4.0 4.1 4.2 Thompson (2006), pp. 1–2 引用錯誤：帶有name屬性「Thompson」的
<ref>標籤用不同內容定義了多次 - ^ Batchelor (1973), pp. 4–6
參考書目[編輯]
- Batchelor, George K. An introduction to fluid dynamics. Cambridge: Cambridge University Press. 1973. ISBN 978-0-521-09817-5.
- Gill, Adrian E. Atmosphere–ocean dynamics
. New York: Academic Press. 1982. ISBN 978-0-12-283522-3. - Thompson, Michael. An introduction to astrophysical fluid dynamics. Imperial College Press. 2006. ISBN 978-1-86094-615-8.
- Bennett, Andrew. Lagrangian fluid dynamics. Cambridge: Cambridge University Press. 2006. ISBN 978-0-521-85310-1.
- Badin, G.; Crisciani, F. Variational Formulation of Fluid and Geophysical Fluid Dynamics - Mechanics, Symmetries and Conservation Laws -. Springer. 2018: 218. ISBN 978-3-319-59694-5. doi:10.1007/978-3-319-59695-2.
