ของไหลอุดมคติ (ideal fluid) คือของไหลที่ไม่มีความหนืดและไม่อัดตัวได้ ของไหลอุดมคติเป็นแนวคิดทางทฤษฎีที่ใช้อธิบายการไหลของของไหลในบางกรณี เช่น การไหลของอากาศและของเหลวในท่อ
สมบัติของของไหลอุดมคติ
ของไหลอุดมคติมีสมบัติดังนี้
- ไม่มีแรงเสียดทานระหว่างอนุภาคของของไหล ทำให้ของไหลไหลได้อย่างราบรื่น
- ของไหลมีปริมาตรคงตัว ไม่เปลี่ยนแปลงตามความดันหรืออุณหภูมิ
สมการของไหลอุดมคติ
สมการของไหลอุดมคติที่สำคัญ ได้แก่
- สมการความต่อเนื่อง (continuity equation) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของของไหลกับพื้นที่หน้าตัดของของไหล
1 | A1v1 = A2v2 |
โดยที่
A1 คือ พื้นที่หน้าตัดของท่อส่วนที่ 1 (m²)
A2 คือ พื้นที่หน้าตัดของท่อส่วนที่ 2 (m²)
v1 คือ ความเร็วของของไหลที่ท่อส่วนที่ 1 (m/s)
v2 คือ ความเร็วของของไหลที่ท่อส่วนที่ 2 (m/s)
สมการเบอร์นูลลี (Bernoulli’s equation) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดัน ความเร็ว และความสูงของของไหล
1 | P1 + 1/2ρv1² + ρgh1 = P2 + 1/2ρv2² + ρgh2 |
โดยที่
- P1 คือ ความดันของของไหลที่จุด 1 (Pa)
- P2 คือ ความดันของของไหลที่จุด 2 (Pa)
- v1 คือ ความเร็วของของไหลที่จุด 1 (m/s)
- v2 คือ ความเร็วของของไหลที่จุด 2 (m/s)
- ρ คือ ความหนาแน่นของของไหล (kg/m³)
- g คือ ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก (9.8 m/s²)
- h1 คือ ความสูงของของไหลที่จุด 1 (m)
- h2 คือ ความสูงของของไหลที่จุด 2 (m)
การประยุกต์ใช้ของไหลอุดมคติ
ของไหลอุดมคติถูกนำมาประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ มากมาย เช่น
- การคำนวณการไหลของอากาศรอบวัตถุ
- การคำนวณการไหลของของเหลวในท่อ
- การคำนวณการทำงานของเครื่องยนต์
- การคำนวณการทำงานของเครื่องพ่น
นอกจากนี้ ของไหลอุดมคติยังถูกนำมาประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ อีกมากมาย เช่น การบิน การผลิต และวิศวกรรม
ข้อจำกัดของของไหลอุดมคติ
ของไหลอุดมคติเป็นแนวคิดทางทฤษฎีที่ไม่สามารถเกิดขึ้นจริง เนื่องจากของไหลทุกชนิดมีความหนืดและอัดตัวได้ อย่างไรก็ตาม ของไหลอุดมคติสามารถใช้อธิบายการไหลของของไหลในบางกรณีได้ค่อนข้างแม่นยำ