द्रव गति की मूल अवधारणा – द्रव गतिकी के सिद्धांत क्या हैं?

परिचय

पिछले अध्याय में यह दिखाया गया था कि स्थिर द्रवों द्वारा लगाए गए बलों के लिए सटीक गणितीय स्थितियाँ आसानी से प्राप्त की जा सकती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि जलस्थैतिकी में केवल सरल दाब बल ही शामिल होते हैं। जब गतिमान द्रव पर विचार किया जाता है, तो विश्लेषण की समस्या तुरंत बहुत अधिक जटिल हो जाती है। न केवल कण वेग के परिमाण और दिशा को ध्यान में रखना होता है, बल्कि श्यानता का जटिल प्रभाव भी होता है जो गतिमान द्रव कणों और उनके किनारों के बीच अपरूपण या घर्षण बल उत्पन्न करता है। द्रव पिंड के विभिन्न तत्वों के बीच संभव सापेक्ष गति के कारण दाब और अपरूपण बल प्रवाह की स्थितियों के अनुसार एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर काफी भिन्न होते हैं। प्रवाह घटना से जुड़ी जटिलताओं के कारण, सटीक गणितीय विश्लेषण केवल कुछ ही मामलों में संभव है, और इंजीनियरिंग की दृष्टि से, यह कुछ हद तक अव्यावहारिक है। इसलिए प्रवाह समस्याओं को या तो प्रयोगों द्वारा, या सैद्धांतिक समाधान प्राप्त करने के लिए पर्याप्त सरलीकृत मान्यताओं को मानकर हल करना आवश्यक है। ये दोनों दृष्टिकोण परस्पर अनन्य नहीं हैं, क्योंकि यांत्रिकी के मूलभूत नियम हमेशा मान्य होते हैं और कई महत्वपूर्ण मामलों में आंशिक रूप से सैद्धांतिक विधियों को अपनाने में सक्षम बनाते हैं। साथ ही, सरलीकृत विश्लेषण के परिणामस्वरूप वास्तविक परिस्थितियों से विचलन की सीमा को प्रयोगात्मक रूप से सुनिश्चित करना भी महत्वपूर्ण है।

सबसे आम सरलीकरण यह धारणा है कि द्रव आदर्श या परिपूर्ण है, जिससे जटिल श्यानता प्रभावों को समाप्त किया जा सकता है। यह शास्त्रीय जलगतिकी का आधार है, जो अनुप्रयुक्त गणित की एक शाखा है जिसे स्टोक्स, रेले, रैंकिन, केल्विन और लैम्ब जैसे प्रख्यात विद्वानों का ध्यान प्राप्त हुआ है। शास्त्रीय सिद्धांत में गंभीर अंतर्निहित सीमाएँ हैं, लेकिन चूंकि जल की श्यानता अपेक्षाकृत कम होती है, इसलिए यह कई स्थितियों में वास्तविक द्रव की तरह व्यवहार करता है। इस कारण से, शास्त्रीय जलगतिकी को द्रव गति की विशेषताओं के अध्ययन के लिए एक अत्यंत मूल्यवान पृष्ठभूमि माना जा सकता है। यह अध्याय द्रव गति की मूलभूत गतिकी से संबंधित है और सिविल इंजीनियरिंग जल विज्ञान में आने वाली अधिक विशिष्ट समस्याओं से संबंधित आगामी अध्यायों के लिए एक बुनियादी परिचय के रूप में कार्य करता है। द्रव गति के तीन महत्वपूर्ण मूलभूत समीकरण, अर्थात् निरंतरता, बर्नौली और संवेग समीकरण, व्युत्पन्न किए गए हैं और उनके महत्व की व्याख्या की गई है। बाद में, शास्त्रीय सिद्धांत की सीमाओं पर विचार किया गया है और एक वास्तविक द्रव के व्यवहार का वर्णन किया गया है। पूरे अध्ययन में एक असंपीड्य द्रव माना गया है।

प्रवाह के प्रकार

तरल गति के विभिन्न प्रकारों को निम्नलिखित प्रकार से वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. अशांत और स्तरित

2. घूर्णी और अघूर्णी

3. स्थिर और अस्थिर

4. एकसमान और असमान।