مقدمة

في الفصل السابق، تبيّن أنه من السهل الحصول على حالات رياضية دقيقة للقوى التي تمارسها الموائع الساكنة. ويرجع ذلك إلى أن قوى الضغط البسيطة فقط هي المؤثرة في السكون الهيدروستاتيكي. أما عند دراسة مائع متحرك، فتزداد صعوبة التحليل بشكل كبير. لا يقتصر الأمر على مراعاة مقدار سرعة الجسيم واتجاهه فحسب، بل يشمل أيضًا التأثير المعقد للزوجة الذي يُسبب إجهاد قص أو احتكاك بين جسيمات المائع المتحركة وعند حدودها. تؤدي الحركة النسبية المحتملة بين مختلف عناصر الجسم السائل إلى اختلاف الضغط وإجهاد القص بشكل كبير من نقطة إلى أخرى وفقًا لظروف التدفق. ونظرًا للتعقيدات المرتبطة بظاهرة التدفق، لا يُمكن إجراء تحليل رياضي دقيق إلا في حالات قليلة، وهي من الناحية الهندسية غير عملية إلى حد ما. لذلك، من الضروري حل مسائل التدفق إما بالتجربة أو بافتراضات تبسيطية كافية للوصول إلى حل نظري. لا يتعارض النهجان، إذ إن القوانين الأساسية للميكانيكا صحيحة دائمًا، وتُمكّن من اعتماد أساليب نظرية جزئيًا في العديد من الحالات المهمة. كما أنه من المهم تحديد مدى الانحراف عن الظروف الحقيقية تجريبيًا بعد تحليل مُبسّط.

الافتراض التبسيطي الأكثر شيوعًا هو أن السائل مثالي أو تام، مما يُلغي آثار اللزوجة المُعقّدة. هذا هو أساس الهيدروديناميكا الكلاسيكية، وهو فرع من الرياضيات التطبيقية حظي باهتمام علماء بارزين مثل ستوكس، ورايلي، ورانكين، وكلفن، ولامب. هناك قيود جوهرية جوهرية في النظرية الكلاسيكية، ولكن نظرًا لانخفاض لزوجة الماء نسبيًا، فإنه يتصرف كسائل حقيقي في العديد من الحالات. لهذا السبب، يُمكن اعتبار الهيدروديناميكا الكلاسيكية خلفية قيّمة لدراسة خصائص حركة السوائل. يُعنى هذا الفصل بالديناميكيات الأساسية لحركة السوائل، ويُمثّل مقدمة أساسية للفصول التالية التي تتناول المشكلات الأكثر تحديدًا التي تُواجه في هيدروليكا الهندسة المدنية. يُشتقّ ويُوضّح أهمّية المعادلات الأساسية الثلاث المهمة لحركة السوائل، وهي معادلات الاستمرارية، ومعادلات برنولي، ومعادلات الزخم. لاحقًا، يُناقش قيود النظرية الكلاسيكية ويُوصَف سلوك السائل الحقيقي. يُفترض في جميع أجزاء الفصل أن السائل غير قابل للانضغاط.

أنواع التدفق

يمكن تصنيف أنواع حركة السوائل المختلفة على النحو التالي:

1. مضطرب وصفائحي

2. الدورانية وغير الدورانية

3. ثابت وغير ثابت

4. موحد وغير موحد.