سیال چیست؟

شاره یا سَیّال، یکی از حالت‌های وجود ماده است و شامل مایعات، گازها، پلاسما و تا حدی جامدات پلاستیک می‌شود. شاره ماده‌ای است که تحت اثر یک تنش برشی هر چند هم که کوچک باشد، بی وقفه تغییر شکل دهد. سایر مواد به جز مواد شاره (شاره‌ها) در این تعریف نمی‌گنجند. براساس یک تعریف جامع‌تر، شاره به ماده‌ای گفته می‌شود که تحت نیروی برشی به‌طور پیوسته تغییر شکل می‌دهد بدین معنا که تا زمانی که تنش برشی به شاره وارد می‌گردد دائماً آن ماده تغییر شکل می‌دهد. انواع سیالات: 1- سیال تراکم‌ناپذیر: در بررسی انواع مختلف سیالاتی که تحت شرایط استاتیکی قرار دارند، پی می‌بریم که بعضی از سیالات، علی‌رغم وجود فشارهای زیاد، تغییرات چگالی بسیار کمی ‌دارند. حالت مایع بودن این سیالات به خاطر همین رفتار است. تحت چنین حالتی، سیال را تراکم‌ناپذیر می‌نامند و در ضمن محاسبات فرض می‌کنند چگالی آن ثابت است. مطالعه سیالات تراکم‌ناپذیر را در شرایط استاتیکی، هیدرولیک می‌نامند. 2- سیال تراکم‌پذیر: در جایی که چگالی را تحت شرایط استاتیکی نتوان ثابت گرفت، مانند یک گاز، سیال را تراکم‌پذیر می‌گویند و برای مشخص کردن این دسته از مسائل اغلب از نام آئروستاتیک بهره می‌گیریم. این طبقه‌بندی از لحاظ تراکم‌پذیری، در محدوده علم استاتیک صورت می‌گیرد. در دینامیک سیالات، اینکه چه وقت می‌توان چگالی را ثابت گرفت، تنها به نوع سیال بستگی ندارد. حرکات انواع سیالات: 1- حرکت سیال غیریکنواخت: از آنجا که سیال نمی‌تواند بدون حرکت در برابر تنش برشی مقاومت کند، سیال ساکن لزوما باید بطور کامل از تنش فارغ باشد. سیالی که حرکت یکنواخت دارد، یعنی جریانی که در آن سرعت تمام اجزا یکسان است، نیز فارغ از تنش برشی است، زیرا تغییر سرعت در تمام جهتها در جریان یکنواخت باید صفر باشد ( v/∂n=0∂). 2- حرکت سیال غیرچسبناک: سیالی را که چسبناکی آن از لحاظ نظری صفر است، سیال غیرچسبناک می‌گویند. از آنجا که قسمت اعظم جریانها، آثار چسبناکی ناچیز و قابل صرفنظری دارند، لذا ایده‌آل‌سازی و ساده‌سازی‌های ناشی از آن را اغلب به خوبی می‌توان بهره گرفت. قانون حرکت نیوتن را برای یک جرم منشوری بینهایت کوچک سیال در داخل جریان می‌توان بکار برد. 3- حرکت سیال چسبناک: آثار چسبناکی را در نظر می‌گیریم، البته معنی‌اش این است که تنشهای برشی حضور دارند، یعنی 9 تنش غیر صفر وارد به سه وجه متعامد در یک نقطه، می‌تواند وجود داشته باشد. برای اینکه تنش در یک نقطه را مورد بحث قرار دهیم، بهتر است که یک چهاروجهی بینهایت کوچک از سیال را بررسی کنیم. 9 تنش بر وجه عقبی چهاروجهی وارد می‌آید. با بکارگیری قوانین حرکت نیوتن در جهت عمود بر سطح مایل چهار وجهی، تنش برشی را می‌توان برحسب 9 تنش قائم بر صفحات مرجع بدست آورد. مکانیک شاره‌ها: دانش شاره‌ها به بررسی رفتار و واکنش‌های شاره بر اثر نیروهای وارد بر آن می‌پردازد. به طور کلی شاره‌ها در دو حالت استاتیکی و دینامیکی بررسیده‌می‌شوند. رفتار دینامیک شاره‌ها را می‌توان با معادلات ناویه-استوکس توصیف نمود. معادله ناویه استوکس یک دستگاه از معادلات دیفرانسیل پاره‌ای است که از قانون‌های زیر بدست آمده‌اند: 1-پیوستگی (بقای ماده) 2- پایستگی تکانه خطی 3- پایستگی تکانه زاویه‌ای 4- پایستگی انرژی