Was ist Fluiddynamik?

Fluiddynamik bezieht sich auf eine Unterkategorie der Wissenschaft der Strömungsmechanik, wobei die andere Unterkategorie die Fluidstatik ist. Während sich die Fluidstatik mit ruhenden Fluiden befasst, beschäftigt sich die Fluiddynamik mit Fluiden, die sich in Bewegung befinden. Jeder Stoff in gasförmigem oder flüssigem Zustand kann als Flüssigkeit betrachtet werden. Die Fluiddynamik ist eine Disziplin mit vielen relevanten Anwendungen in unserer modernen Welt, vor allem weil sie das Studium der Aerodynamik beinhaltet und auch, weil sie einen Teil der Wettervorhersage umfasst. Ein typisches Fluiddynamikproblem kann Variablen wie Geschwindigkeit, Temperatur und Dichte umfassen.

Alle physikalischen Wissenschaften, einschließlich der Fluiddynamik, unterliegen in erster Linie den Erhaltungssätzen. Diese besagen, dass die Gesamtmenge an Energie, Masse und Impuls in einem geschlossenen System konstant bleibt und Energie und Masse weder erzeugt noch vernichtet werden können. Dass sie zwar die Form wechseln können, aber sie können nicht verschwinden oder aus dem Nichts kommen. Diese Gesetze bilden einige der grundlegendsten Annahmen in der Wissenschaft.

Ein weiteres Leitprinzip der Fluiddynamik ist die Kontinuumsannahme, auch Kontinuumshypothese genannt. Während Flüssigkeiten bekanntermaßen aus mikroskopisch kleinen, diskreten Partikeln bestehen, besagt diese Hypothese, dass sie kontinuierlich sind und dass ihre Eigenschaften gleichmäßig variieren. Dies dient oft als hilfreiche mathematische Näherung, obwohl es technisch eine der grundlegenden Eigenschaften von Flüssigkeiten ignoriert.

Vor der Erfindung von Motorflügen und Flugzeugen im 20. Als das Reisen mit Flugzeugen immer üblicher wurde, entwickelte sich die Notwendigkeit, dass diese Maschinen effizienter bei der Erzeugung und Aufrechterhaltung von Auftrieb mit einem minimalen Luftwiderstand sind. Der Studienzweig Aerodynamik hat durch die neue Technologie, die teilweise auch im Automobil Anwendung findet, mit dem Ziel der Kraftstoffeffizienz große Sprünge gemacht.

Eine der wichtigsten Figuren der modernen Aerodynamik war Octave Chanute. Neben der Zusammenstellung eines umfassenden Bandes über das Studium der Aerodynamik im späten 1800. Jahrhundert unterstützte er die Gebrüder Wright persönlich beim Bau ihres berühmten Flugzeugs, das 1903 den ersten bemannten Motorflug durchführte ihr Ziel knapp vor dem nächsten Konkurrenten, Samuel Pierpont Langley.