Шингэний динамик нь шингэн ба хийн хөдөлгөөнийг судалдаг физикийн үндсэн салбар юм. Энэ нь шингэний урсгал, даралт, хурд, шингэнд үйлчлэх хүч зэрэг янз бүрийн ойлголтуудыг агуулдаг. Шингэний динамик нь инженерчлэл, цаг уур, далай судлал, тэр ч байтугай биологийн системийг ойлгоход чухал ач холбогдолтой юм. Энэ хичээл нь шингэний динамикийн үндсэн ойлголтуудыг судалж, янз бүрийн нөхцөлд шингэн хэрхэн ажилладаг талаар ойлголт өгөх болно.
Шингэн нь өөрт үйлчлэх ямар ч зүсэлтийн хүчийг тэсвэрлэх чадваргүй бодис юм. Таслах хүч хэрэглэх үед шингэн тасралтгүй деформацид ордог. Шингэн нь шингэн ба хий хоёуланг нь агуулдаг. Тэд урсах, савныхаа хэлбэрийг авах өвөрмөц шинж чанартай байдаг.
Зуурамтгай чанар нь шингэний урсгалыг эсэргүүцэх хэмжүүр юм. Энэ нь шингэн нь хэр зузаан эсвэл сироп болохыг тодорхойлдог. Ус нь зуурамтгай чанар багатай тул амархан урсдаг бол зөгийн бал нь өндөр зуурамтгай чанартай бөгөөд удаан урсдаг. Зуурамтгай байдлын математик дүрслэлийг ихэвчлэн \(\mu\) тэмдгээр өгдөг. SI систем дэх зуурамтгай чанарыг хэмжих нэгж нь Паскал секунд ( \(Pa\cdot s\) ) юм.
Шингэн дотор хоёр төрлийн урсгал үүсч болно: ламинар ба турбулент. Ламинар урсгал нь шингэний жигд, эмх цэгцтэй хөдөлгөөнөөр тодорхойлогддог бөгөөд ихэвчлэн бага хурдтай хөдөлдөг шингэнд ажиглагддаг. Үүний эсрэгээр турбулент урсгал нь эмх замбараагүй бөгөөд өндөр хурдтай явагддаг. Ламинараас турбулент урсгал руу шилжих шилжилтийг Рейнольдсын тоогоор ( \(Re\) ) тодорхойлдог бөгөөд үүнийг дараах байдлаар тооцоолно.
\(Re = \frac{\rho vL}{\mu}\)\(\rho\) нь шингэний нягт, \(v\) нь шингэний хурд, \(L\) нь шугаман хэмжээс, \(\mu\) нь шингэний динамик зуурамтгай чанар юм.
Даралт нь шингэний динамикийн чухал ойлголт юм. Энэ нь шингэний хэсгүүдийн нэгж талбайд үзүүлэх хүч юм. Шингэний даралт гүний дагуу өөрчлөгдөх ба тэгшитгэлээр өгөгдөнө.
\(P = P_0 + \rho gh\)Энд \(P\) нь гүн дэх шингэний даралт \(h\) , \(P_0\) гадаргуу дээрх шингэний даралт, \(\rho\) нь шингэний нягт, \(g\) хүндийн хүчний хурдатгал ба \(h\) нь гадаргуугийн доорх гүн юм.
Бернуллигийн зарчим нь шингэний хурд, даралт, өндөр нь хэрхэн хамааралтай болохыг тайлбарладаг шингэний динамикийн үндсэн зарчим юм. Энэ зарчмын дагуу шингэний хурд нэмэгдэх нь даралт буурах эсвэл шингэний боломжит энерги буурахтай зэрэгцэн явагддаг. Зарчмыг дараах байдлаар илэрхийлнэ.
\(P + \frac{1}{2}\rho v^2 + \rho gh = \textrm{тогтмол}\)\(P\) нь даралт, \(\rho\) нь шингэний нягт, \(v\) нь шингэний хурд, \(h\) нь жишиг цэгээс дээш өндөр юм.
Шингэний динамикийн талаарх ойлголтыг энгийн туршилт, өдөр тутмын ажиглалтаар дамжуулан сайжруулж болно.
Шингэний динамик нь шинжлэх ухаан, инженерчлэлийн олон салбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг, үүнд:
Шингэний динамик бол янз бүрийн нөхцөлд шингэн хэрхэн ажилладаг талаар ойлголт өгдөг физикийн сонирхолтой салбар юм. Гол мөрний усны урсацаас эхлээд нарийн төвөгтэй нисэх онгоцны дизайн хүртэл шингэний динамикийн зарчмууд нь өдөр тутмын амьдрал, технологийн олон салбарт хэрэглэгдэх болно. Эдгээр зарчмуудыг ойлгох нь байгаль орчны шинжлэх ухаан, инженерчлэл, анагаах ухаан зэрэг төрөл бүрийн салбарт ээдрээтэй асуудлуудыг шийдвэрлэх, инноваци хийх чадварыг сайжруулдаг.
