En dinámica de fluidos , una parcela de fluido , también conocida como elemento de fluido o elemento material , es un volumen infinitesimal de fluido, identificable a lo largo de su historia dinámica mientras se mueve con el flujo del fluido. [1] A medida que se mueve, la masa de una parcela de fluido permanece constante, mientras que, en un flujo compresible , su volumen puede cambiar, [2] [3] y su forma cambia debido a la distorsión del flujo. [1] En un flujo incompresible , el volumen de la parcela de fluido también es constante ( flujo isocórico ).
Las superficies materiales y las líneas materiales son los conceptos correspondientes a superficies y líneas , respectivamente. [1] [4]
El concepto matemático de una parcela de fluido está estrechamente relacionado con la descripción del movimiento de fluidos (su cinemática y dinámica ) en un marco de referencia lagrangiano . En este marco de referencia, las parcelas de fluido se etiquetan y se siguen a través del espacio y el tiempo. Pero también en el marco de referencia euleriano la noción de parcelas de fluido puede ser ventajosa, por ejemplo, para definir la derivada material , las líneas de corriente, las líneas de raya y las líneas de trayectoria ; o para determinar la deriva de Stokes . [1]
Las parcelas de fluido, tal como se utilizan en la mecánica de medios continuos , deben distinguirse de las partículas microscópicas (moléculas y átomos) en física . Las parcelas de fluido describen la velocidad promedio y otras propiedades de las partículas de fluido, promediadas en una escala de longitud que es grande en comparación con el camino libre medio , pero pequeña en comparación con las escalas de longitud típicas del flujo específico en consideración. Esto requiere que el número de Knudsen sea pequeño, ya que también es un requisito previo para que la hipótesis del continuo sea válida. [2] [4] [5] Nótese además que, a diferencia del concepto matemático de una parcela de fluido que puede identificarse de manera única, así como distinguirse exclusivamente de sus parcelas vecinas directas, en un fluido real dicha parcela no siempre consistiría en las mismas partículas. La difusión molecular desarrollará lentamente las propiedades de la parcela. [2] [4]