Chất lỏng chuyển động là một môi trƣờng liên tục, đƣợc tạo bởi các phần tử chất lỏng chuyển động tạo nên. Mỗi phần tử chất lỏng đƣợc đặc trƣng bởi các đại lƣợng cơ bản của sự chuyển động, gọi là yếu tố chuyển động, phụ thuộc vào: Vận tốc (V), áp suất (P), khối lƣợng riêng (ρ),…
Do chất lỏng là một môi trƣờng liên tục, nên các yếu tố chuyển động đều là hàm số liên tục trong hệ tọa độ không gian và thời gian, cụ thể:
V = V(x, y, z, t); P = P(x, y, z, t); ρ = ρ(x, y, z, t)
Tuy nhiên, ứng dụng động lực học dòng chảy trong khoa học hàng hải, thƣờng xét đến hai yếu tố là vận tốc và áp suất, còn yếu tố khối lƣợng riêng coi nhƣ khơng đổivì coi chất lỏng nhƣ khơng nén đƣợc.
Khi coi chất lỏng là lý tƣởng, tức là khơng có tính nhớt, thì áp suất P hƣớng theo pháp tuyến của mặt tác dụng. Đối với chất lỏng thực, tức là tồn tại tính nhớt hay độ nhớt, khi đó áp suất P cũng hƣớng vào mặt tiếp xúc, nhƣng xiên góc với phƣơng pháp tuyến, vì lúc này giá trị P là tổng hợp của ứng suất pháp tuyến và ứng suất tiếp tuyếndo lực nhớt gây ra.
40
Tại một vị trí nhất định trong lịng chất lỏng chuyển động, ở một thời điểm nhất định, vận tốc của một phần tử chất lỏng đo đƣợc gọi là vận tốc tức thời (kí hiệu V). Riêng đối với dịng chảy rối, vận tốc điểm tức thời này luôn thay đổi về hƣớng và trị số, nên thƣờng thay bằng giá trị trung bình trong một thời gian T nhất định gọi là vận tốc trung bình thời gian:
T tb V t dt T V 0 1 (2.1) Trạng thái cơ bản của dòng chảy là chảy tầng và chảy rối: - Dòng chảy tầng: Là khi chất lỏng chảy thành từng tầng lớp riêng biệt; - Dòng chảy rối: Là khi chất lỏng chảy không tuân theo một trật tự nào, vì thế việc mơ tả dịng rối là rất phức tạp.
Để phân biệt hai trạng thái chảy tầng và chảy rối, dựa vào số Râynơn (ký hiệu Re), tính theo cơng thức [3, 6, 29]: L V R tb e . (2.2) Trong đó: Vtb - vận tốc trung bình dịng chảy (m/s); L - chiều dài đặc trƣng (m);
- hệ số nhớt động học (m2/s);
Khi Re > Rgiới hạn thì đƣợc gọi là trạng thái chảy rối và thực tế phần lớn các dòng chảy khảo sát là dòng rối.