Hydrodynamiczne prawo Newtona naprężenie ścinające w płynie jest wprost proporcjonalne do występującej w nim szybkości ścinania, a współczynnik proporcjonalności zwany lepkością jest parametrem charakterystycznym dla danego rodzaju płynu.

Naprężenie ścinające w danym punkcie materialnym płynu jest wprost proporcjonalne do występującej w otoczeniu tego punktu szybkości ścinania , a współczynnik proporcjonalności zwany lepkością jest parametrem charakterystycznym dla danego rodzaju płynu:

Płyn nienewtonowski w przeciwieństwie do płynu newtonowskiego, nie spełnia prawa Newtona. Lepkość płynów nienewtonowskich nie jest wartością stałą w warunkach izobarycznych, jej wartość zmienia się w czasie. Zgodnie z tą definicją krzywa płynięcia takiego płynu nie jest funkcją liniową

Płyn newtonowski (doskonale lepki), model lepkości płynu wprowadzony przez Isaaca Newtona wykazujący liniową zależność naprężenia ścinającego od szybkości ścinania:

gdzie:

τ - naprężenie,

- szybkość ścinania,

μ - lepkość dynamiczna, dla płynu newtonowskiego jest to wartość stała,

u - prędkość warstwy płynu,

U - prędkość przesuwanej płytki ścinającej płyn,

dx - element grubości warstwy płynu.

Płyn rzeczywisty - model płynu, który w odróżnieniu od płynu doskonałego pod wpływem działania siły zewnętrznej może zmienić swoją objętość (ściśliwość), a płynięcie wywołuje opór wewnętrzny (lepkość).

Płyn rzeczywisty można scharakteryzować następującymi parametrami

• gęstość (dla płynu jednorodnego)

• ściśliwość

• lepkość

Rozszerzalność objętościowa Ciecze nie mają własnej długości dlatego określa się rozszerzalność objętościową opisaną wzorem

gdzie:

– objętość cieczy po zmianie temperatury,

– objętość początkowa,

– współczynnik rozszerzalności objętościowej.

Współczynnik rozszerzalności określa o ile zwiększa się objętość 1 m³ po zwiększeniu temperatury o 1 K. Wyraża się wzorem:

Jednostką współczynnika rozszerzalności objętościowej jest taka sama jak jednostka współczynnika rozszerzalności liniowej 1/K. Rozszerzalność objętościowa i liniowa jest powiązana przybliżoną relacją

Obowiązuje ona tylko dla ciał izotropowych ze względu na rozszerzalność cieplną.

Większość ciał zwiększa swą objętość w wyniku wzrostu temperatury, znanych jest jednak kilka wyjątków. Najbardziej znanym przykładem odstępstwa od reguły jest woda, która w zakresie od 0 °C do 4 °C zmniejsza swoją objętość przy wzroście temperatury.

Objętość gazów zależy nie tylko od temperatury ale też od ciśnienia, dlatego dla gazów współczynnik rozszerzalności objętościowej zależy od ciśnienia i można go obliczyć z równań Clapeyrona.

Kawitacja jest zjawiskiem polegającym na gwałtownej przemianie fazowej z fazy ciekłej w fazę gazową pod wpływem zmiany ciśnienia. Jeżeli ciecz gwałtownie przyśpiesza zgodnie z zasadą zachowania energii, ciśnienie statyczne cieczy musi zmaleć. Dzieje się tak np. w Wpływ czynników na kawitację Temperatura wrzenia cieczy zależy od jej ciśnienia i im ciśnienie to jest niższe, tym niższa temperatura wrzenia. Lokalny spadek ciśnienia statycznego prowadzić może do wrzenia cieczy i tworzenia się pęcherzyków gazu (ang. cavity = dziura, ubytek). Kiedy ciecz opuści obszar szybkiego przepływu, ciśnienie statyczne ponownie rośnie. Pęcherzyki zapadają się, a często gwałtownie implodują, co wytwarza fale uderzeniowe.

Podział zjawiska kawitacji według kształtu obłoku kawitacyjnego pojawiającego się za opływanym ciałem:

Wędrująca kawitacja pęcherzykowa - pęcherzyki przesuwają się wzdłuż przedmiotu opływanego i stają się widoczne w pobliżu obszaru o najmniejszym ciśnieniu.

Kawitacja pęcherzykowa w warstwie ścinania - pęcherzyki narastają na powierzchni przedmiotu i następnie są zrywane przez przepływ.

Kawitacja pasmowa przyłączona - obszar kawitacji to kawerna z gładką powierzchnią wypełnioną jednorodną mieszaniną parowo-gazową

Miejscowa kawitacja przyłączona.

Miejscowa kawitacja pęcherzykowa.

Kawitacja wirowa.

W Polsce tunel kawitacyjny posiada Centrum Techniki Okrętowej S.A. z siedzibą w Gdańsku.

Ekspansja – proces termodynamiczny polegający na zwiększaniu się objętości układu z wykonywaniem przez układ pracy. Rezultatem adiabatycznej ekspansji gazu jest obniżenie się jego temperatury. Procesem odwrotnym do ekspansji jest kompresja.

Prawo Pascala - jeżeli na płyn (ciecz lub gaz) w zbiorniku zamkniętym wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to (pomijając ciśnienie hydrostatyczne) ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu.

gdzie ρ (ro) to gęstość płynu, g - przyspieszenie ziemskie, a h₁, h₂ to wysokości. Intuicyjna interpretacja tej prawidłowości to: ciśnienie na danej głębokości wywołuje ciężar słupa płynu o jednostkowym przekroju, który jest nad danym punktem.

Pr. Naczyń połączonych w punktach należących do jednej i tej samej nieprzerwanej

masy ciekłej i znajdujących się na tej samej płaszczyźnie poziomej panuje jednakowe ciśnienie.

Napięcie powierzchniowe – zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą. Zjawisko to polega na powstawaniu dodatkowych sił działających na powierzchnię cieczy w sposób kurczący ją tak, że zachowuje się ona jak sprężysta błona. Wysokie napięcie powierzchniowe na granicy faz A i B oznacza, że siły spójności (kohezji) wewnątrz faz A-A i B-B są większe niż siły przylegania (adhezji) na granicy faz A-B.

Kohezja - ogólna nazwa zjawiska stawiania oporu przez ciała fizyczne, poddawane rozdzielaniu na części. Jej miarą jest praca potrzebna do rozdzielenia określonego ciała na części, podzielona przez powierzchnię powstałą na skutek tego rozdzielenia.

Adhezja (łac. przyleganie) - łączenie się ze sobą powierzchniowych warstw ciał fizycznych lub faz (stałych lub ciekłych).

Równanie Bernoulliego opisuje zachowanie gęstości energii całkowitej na linii prądu.

Szczególna postać równania Założenia:

ciecz jest nieściśliwa, ciecz nie jest lepka, przepływ jest stacjonarny i bezwirowy

gdzie:

- energia jednostki masy płynu,

- gęstość płynu,

- prędkość płynu w rozpatrywanym miejscu,

- wysokość w układzie odniesienia, w którym liczona jest energia potencjalna,

- przyspieszenie grawitacyjne,

- ciśnienie płynu w rozpatrywanym miejscu.

Poszczególne człony równania to kolejno: energia kinetyczna, energia potencjalna grawitacji, energia ciśnienia.

Ogólna postać Z równania Bernoulliego dla sytuacji przedstawionej na rysunku zachodzi prawidłowość:

Jeżeli zaniedbać zmianę wysokości odcinków rury, to wzór upraszcza się do:

W rurze o mniejszym przekroju ciecz płynie szybciej (), w związku z tym panuje w niej mniejsze ciśnienie niż w rurze o większym przekroju.

Ciecz płynąc w rurze o zmieniającym się przekroju ma mniejsze ciśnienie na odcinku, gdzie przekrój jest mniejszy.

Rurka Pitota - najprostsze urządzenie do pomiaru prędkości płynu, oparte na zastosowaniu równania Bernoulliego.

Rurka Prandtla – przyrząd do pomiaru prędkości przepływu płynu poprzez pomiar ciśnienia w przepływającym płynie (cieczy oraz gazów). Składa się on z dwóch osadzonych w sobie rurek, z czego pierwsza wewnętrzna służy do badania ciśnienia całkowitego płynu, natomiast zewnętrzna do badania ciśnienia statycznego. Dla płynów nieściśliwych prędkość oblicza się ze wzoru:

Zwężka Venturiego – przyrząd służący do pomiaru prędkości przepływu cieczy lub gazu, Zasada jej działania jest idealną ilustracją prawa Bernoulliego:

Siły masowe albo objętościowe są to siły wywierane bezpośrednio na płyn zawarty

w rozważanym obszarze płynnym nie związane z powierzchnią ograniczającą ten

obszar.

Do sił masowych zalicza się (na przykład):

• siłę grawitacyjną występującą, gdy płyn porusza się w polu grawitacyjnym,

• siłę magnetoelektryczną występującą m.in. wówczas, gdy płyn będący przewodnikiem

elektryczności ( płynny metal, gaz zjonizowany) porusza się w polu elektrycznym,

• siłę bezwładności występującą przy ruchu zmiennym.

Siły masowe działaniem swoim obejmują każdy element płynu i są proporcjonalne

do masy elementu Δ m, na który działają. Jednostkową siłą masową f w punkcie

W (x, y, z) obszaru płynnego nazywa się granicę, do której dąży stosunek siły masowej

ΔQ (działającej na masę Δ m = ρ ΔV, zawartą w elemencie objętościowym ΔV ) do

masy elementu, gdy wymiary (a zatem i masa) dążą do 0 (rys. 1.6), a zatem

f Q = X i + Y j + Z k

Równanie Eulera jest podstawowym równaniem określającym ruch płynu nielepkiego.

Przelew mierniczy objętość 􀂾 ostrością krawędzi przelewowej (korony przelewu),

􀂾 odrywaniem się strugi przepływającej od przegrody (niezatopieniem przelewu),

􀂾 przepływem nad przegrodą całą jej szerokością,

􀂾 rozmaitymi kształtami wycięcia przelewu qV = f (h),

Zwężka pomiarowa nie uwzględniając zjawisk występujących podczas przepływu płynów lepkich, konieczne jest zatem wprowadzenie współczynnika korygującego C, zwanego współczynnikiem przepływu, charakteryzującego zależność między rzeczywistym, a teoretycznym strumieniem objętości lub masy. Współczynnik ten zależy jedynie od liczby Reynoldsa C = C(ReD)1) dla danego typu zwężki pomiarowej.