¿Cómo se pueden relacionar la dinámica de fluidos y la termodinámica?

Están estrechamente relacionados. Déjame guiarte a través de mi interpretación.

He compuesto mi respuesta asumiendo que hay una comprensión básica de la ecuación y los tensores de Navier-Stokes (¡un poco tal vez!).

Para llegar a las ecuaciones de Navier-Stokes necesitamos dos componentes:

1. Leyes básicas de conservación de la descripción continua y
2. Una relación constitutiva invariante de marco (objetivo) para el tensor de estrés basada en la descripción molecular del flujo y una ecuación de estado que son.

Para manejar la primera parte del problema, empleamos las leyes de Newton y la conservación de la masa y la energía. De la ley de conservación del momento lineal en un elemento fluido, terminamos con una ecuación de la forma ma = F (cuerpo + superficie) . Esto fue manejado de manera inteligente por Cauchy y, como resultado, terminamos con un término de estrés en nuestra ecuación en lugar de las fuerzas superficiales. La tensión está relacionada con la presión, una cantidad termodinámica que a su vez es función de dos variables termodinámicas independientes, la densidad y la temperatura.

La ecuación de Euler no tiene en cuenta la viscosidad y eso dejó algo de vacío en nuestra comprensión de la física del flujo. En este sentido, para incluir los efectos de la viscosidad, Stokes planteó la hipótesis de una relación entre los tensores tensores y de tensión, que en este caso era lineal. Un fluido newtoniano. Esta relación tiene en cuenta la viscosidad total (volumétrica y dinámica) del flujo. Estos términos viscosos, a su vez, son funciones de la presión termodinámica y la temperatura.

Así es como, de hecho, el tensor de tensión de Cauchy en la ecuación de momento se reduce aún más en el término de presión y los términos de difusión. La ecuación resultante es el problema del millón de dólares del Instituto Clay.

Nota:

• Tensor de estrés de Cauchy para obtener más información sobre la interpretación de Cauchy del tensor de estrés.
• Flujo incompresible: Ronald L. Panton: 9780471261223: Amazon.com: Libros
• Vectores, tensores y ecuaciones básicas de la mecánica de fluidos (Dover Books on Mathematics): Rutherford Aris, Mathematics: 9780486661100: Amazon.com: Libros

Estos libros tienen un trato elegante.

Ambas son flujo, una es con fluido (que puedes ver) y calor (que puedes sentir) … son más similares de lo que piensas … a veces el calor se trata como fluido para facilitar los cálculos …

En realidad, la dinámica de fluidos es un caso especial de termodinámica …

Una instancia …

Usted sabe que si abre un grifo, el flujo de agua baja (Siempre) … Del mismo modo, el flujo de calor desde el punto más alto (Temp) hasta el más bajo … Haga hincapié en la palabra ‘Flujo’ (Dinámica)

Si desea elevar (transportar) agua desde la planta baja hacia arriba, debe (debe) necesitar un motor y, de manera similar, si desea eliminar (transportar) el calor del punto inferior (temperatura del hielo) al punto más alto (temperatura del entorno) debe (debe ) necesita un compresor (algo por el estilo).

Es la ley de la termodinámica.

Mientras transporta agua, debe (debe) encontrar que el motor se calienta … Mientras transporta calor, debe (debe) encontrar radiadores

Es la II ley de la termodinámica.

Todos

1. Mostos
2. Siempre’
3. Temperatura

hace hincapié en las leyes …

Busque procesos donde haya un cambio de estado, presión o una reacción química en el flujo. Dos ejemplos fáciles de comprender son la formación de nubes en una masa de aire ascendente o de tormenta y el flujo a través de un motor de turbina de gas que primero implica compresión, luego inyección de combustible y un proceso de combustión seguido de la expansión del producto de combustión. Los flujos supersónicos también implican efectos termodinámicos significativos (por ejemplo, límites de choque).

Todo es FÍSICA .. !!

Ambos pueden relacionarse en turbomaquinaria, generalmente cada dispositivo que usa fluidos (líquidos o gases) para transportar energía, trabajo o calor relaciona esos temas. Algunos ejemplos son los sistemas de propulsión (motor diésel, motor Otto, turbofan, turborreactores, turbopropulsores, turbosejes, ramjets, scramjets, cohetes), dispositivos que generan energía, congeladores, hornos, calderas.

La temperatura afecta las propiedades del fluido como la viscosidad y la presión. La dinámica de fluidos es el comportamiento del fluido en movimiento que se ve afectado por la viscosidad y la viscosidad se ve afectada por la temperatura.

A través de la ecuación de conservación de energía. La ecuación de impulso por sí sola no habla de termodinámica. Por ejemplo, en flujos incompresibles puros (sin transferencia de calor) no hablamos de termodinámica.