Winkler Prins Encyclopedie

E. de Bruyne, G.B.J. Hiltermann en H.R. Hoetink (1947)

Gepubliceerd op 04-07-2022

Hydrodynamica

betekenis & definitie

is de leer der beweging van vloeistoffen, in tegenstelling tot de leer der vloeistoffen in rust: hydrostatica. De hydrodynamica is zeer nauw verwant met de aërodynamica. De eigenlijke vloeistoffen zijn nl. evenals gassen — onder verwaarlozing van moleculaire bewegingen — als homogeen te beschouwen; ze zijn evenwel niet samendrukbaar en vertonen het verschijnsel van oppervlaktespanning. Onder de hydrodynamica rangschikt men al die stromingsverschijnselen, waarbij de samendrukbaarheid geen rol speelt.

Uit de algemene stromingsleer zou men kunnen afsplitsen: a. stroming van samendrukbare media (aërodynamica in eigenlijke zin, gasdynamica) en b. stroming der media met vrij oppervlak (hydrodynamica in eigenlijke zin), terwijl de waterbouwkundige hydrodynamica onder de naam hydraulica een afzonderlijke plaats inneemt. De plastische vervorming der halfvaste stoffen (pek, asfalt e.d.) rekent men niet tot de stromingsleer, maar tot de rheologie (z wrijving), evenmin die gevallen, waarbij de moleculaire beweging niet verwaarloosbaar is (sterk verdunde gassen).In de theorie der vloeistofbeweging kan men een onderscheid maken naar de behandeling der gevallen, waarin de inwendige vloeistofwrijving (viscositeit) niet in aanmerking komt („ideale” vloeistoffen en gassen), en in die waarbij men de wrijving wel in aanmerking neemt (werkelijke vloeistoffen en gassen).

Voor de mathematische theorie der aëro- en hydrodynamica zijn vooral van belang de bewegingsvergelijkingen van Euler (1707-1783) en van Lagrange; van practische betekenis is de wet van D. Bernoulli. Op deze wet berusten alle instrumenten ter bepaling van snelheid of volume in vloeistoffen (gassen) voor zover deze op drukverschillen berusten (Pitotbuis, meetflens, Venturibuis). Eveneens van grote practische betekenis is de theorie der circulatiestroming ter berekening van de drukverdeling om asymmetrische lichamen (bladdoorsneden van scheepsschroeven).

Indien de inwendige vloeistofwrijving niet te verwaarlozen is, worden de mathematische moeilijkheden bij de strenge behandeling der stromingsgevallen zó groot, dat men modelonderzoek niet kan ontberen. Evenwel blijft de theorie der „ideale” vloeistof haar waarde behouden voor die delen van het stromingsveld, welke niet of weinig door de viscositeit beïnvloed worden, dus ver van vaste wanden.

De stroming kan zich op tweeërlei wijze voordoen:

a. laminair (gelaagd) wanneer de vloeistofdeeltjes in geordende banen — welke niet stationnair behoeven te zijn — stromen, en
b. turbulent (woelig) wanneer op de gemiddelde of hoofdbeweging een ongeordende, met de tijd veranderlijke nevenbeweging gesuperponeerd is.

Zo is de stroming in nauwe buizen (capillairen) laminair; achter brugpijlers in snelstromende rivieren turbulent. Welke van deze twee toestanden optreedt, hangt af van de verhouding van traagheids- tot wrijvingskrachten (z wet van Bernoulli en getal van Reynolds).

Tot de belangrijkste hoofdstukken en onderwerpen der hydrodynamica behoren o.m. zuiver wiskundige behandeling van een stroming met of zonder rotatie (mathematische hydrodynamica); circulatiestromingen en wervelbeweging (eveneens van groot belang voor de aërodynamica); mechanica der visqueuze media; snelheids- en drukveld nabij vaste lichamen, inclusief grenslaagverschijnselen; cavitatie; turbulentietheorie; stroming door buizen en kanalen; weerstandsverschijnselen; modelonderzoek. Door de talloze vraagstukken der techniek op het gebied der stromingsleer is dit vakgebied van uitermate groot belang voor de ingenieurswetenschappen geworden.

Lit.: L. Prandtl, Führer durch die Strömungslehre (Braunschweig 1942); W. F. Durand, Aerodynamic Theory I-VI (Berlin 1934-36).

< >