Proudění

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Dvourozměrný model proudění ideální kapaliny kolem kruhového tělesa

Proudění je pohyb tekutiny, při kterém se částice tekutiny pohybují svým neuspořádaným pohybem a zároveň se posouvají ve směru proudění.

Tekutina (tj. plyn nebo kapalina) vždy proudí z místa vyššího tlaku (vyšší tlakové potenciální energie) do místa nižšího tlaku (nižší tlakové potenciální energie).

Rozdělení proudění kapalin[editovat | editovat zdroj]

Podle některých vlastností proudící tekutiny lze provést následující rozdělení proudění.

Podle fyzikálních vlastností kapaliny[editovat | editovat zdroj]

Podle fyzikálních vlastností tekutiny lze provést následující rozdělení

Podle závislosti na čase[editovat | editovat zdroj]

Podle závislosti veličin tekutiny na čase můžeme proudění rozdělit na ustálené (stacionární) a neustálené (nestacionární).

Stacionární proudění[editovat | editovat zdroj]

Při ustáleném (stacionárním) proudění jsou veličiny kapaliny v daném místě kapaliny na čase nezávislé. Např. rychlost proudění kapaliny v daném bodě se v čase nemění, tzn.

\mathbf{v}=\mathbf{v}(\mathbf{r}).

Nestacionární proudění[editovat | editovat zdroj]

Při neustáleném (nestacionárním) proudění jsou veličiny kapaliny jsou v daném místě kapaliny na čase závislé. Např. rychlost proudění kapaliny v daném bodě se může měnit v čase, tzn.

\mathbf{v}=\mathbf{v}(\mathbf{r},t).

Podle způsobu pohybu[editovat | editovat zdroj]

Podle způsobu, jakým se částice kapaliny při proudění pohybují lze provést rozdělení na

Proudění vazkých kapalin[editovat | editovat zdroj]

U vazkých kapalin můžeme rozlišit

  • laminární proudění – při tomto proudění jsou dráhy jednotlivých částic kapaliny navzájem rovnoběžné; částice se tedy pohybují ve vzájemně rovnoběžných vrstvách, aniž by přecházely mezi jednotlivými vrstvami,
  • turbulentní proudění – částice přecházejí mezi různými vrstvami kapaliny, čímž dochází k promíchávání jednotlivých vrstev kapaliny.

Proudění v otevřeném korytě[editovat | editovat zdroj]

V otevřeném korytě rozlišujeme:

  • bystřinné proudění tam, kde se kapalina pohybuje rychleji, než se šíří vlny po její hladině – vlny nejsou schopny se šířit proti proudu
  • říční proudění tam, kde se vlny proti proudu šířit mohou.

Přechod z říčního do bystřinného proudění se odehrává plynule, přechod z bystřinného do říčního proudění vytváří vodní skok. Proudění na rozhraní mezi říčním a bystřinným se nazývá kritické proudění.

Proudnice[editovat | editovat zdroj]

Proudnice (též proudová čára) je trajektorie pohybu jednotlivých částic při proudění kapalin.

Rychlost částice v libovolném místě proudu je tečnou k proudnici. Každým bodem proudící kapaliny prochází v jednom okamžiku právě jedna proudnice. Proudnice se nemohou vzájemně protínat.

Proudnice lze využít ke grafickému zobrazení proudění. Jsou-li proudnice rovnoběžné, jedná se o laminární proudění, jsou-li proudnice různoběžné a „různě stočené“, jedná se o turbulentní proudění.

Představíme-li si uvnitř kapaliny uzavřenou křivku, pak každým bodem této křivky prochází právě jedna proudnice. Protože se proudnice neprotínají, je těmito proudnicemi ohraničen určitý prostor. Tento prostor se nazývá proudová trubice. Protože se kapalina, která protéká proudovou trubicí, pohybuje podél této trubice (vektor rychlosti je k proudové trubici tečný), je tato kapalina proudovou trubicí uzavřena. Z trubice nemůže kapalina odtéci a nemůže do ní žádná kapalina přitéci z vnějšího prostoru trubice.

Kapalina uvnitř velmi tenké proudové trubice vytváří proudové vlákno.

Vlastnosti proudění[editovat | editovat zdroj]

Při ustáleném proudění ideální kapaliny v uzavřené trubici mají všechny částice v celém průřezu v jednom místě trubice stejný objemový průtok a stejnou rychlost. Pro takové proudění platí rovnice kontinuity, z které plyne, že zmenšením obsahu průřezu trubice se rychlost proudění zvětší.

Tlak v kapalině během proudění závisí na rychlosti proudění. Čím je rychlost menší, tím je tlak větší. Tento překvapivý jev se nazývá hydrodynamický paradox. Závislost tlaku během proudění ideální kapaliny popisuje Bernoulliho rovnice.

Při proudění skutečné kapaliny je rychlost částic v průřezu v jednom místě trubice různá a závisí na tření mezi částicemi a stěnou trubice a na vnitřním tření v kapalině.

Související články[editovat | editovat zdroj]

Logo Wikimedia Commons
Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu