En dinámica de fluidos , una parcela de fluido , también conocida como elemento 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 porción de fluido permanece constante, mientras que, en un flujo comprimible , 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 porción de fluido también es constante ( flujo isocórico ).
Superficies materiales y líneas materiales son las nociones correspondientes a superficies y líneas , respectivamente. [1] [4]
El concepto matemático de parcela de fluido está estrechamente relacionado con la descripción del movimiento de un fluido (su cinemática y dinámica ) en un marco de referencia lagrangiano . En este marco de referencia, las parcelas de fluido se etiquetan y siguen a través del espacio y el tiempo. Pero también en el marco de referencia euleriano la noción de parcelas fluidas puede resultar ventajosa, por ejemplo para definir la derivada del material , las líneas de corriente, las líneas de rayas y las líneas de trayectoria ; o para determinar la deriva de Stokes . [1]
Las parcelas de fluido, tal como se utilizan en la mecánica continua , 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 bajo consideración. Esto requiere que el número de Knudsen sea pequeño, como también es un requisito previo para que la hipótesis del continuo sea válida. [2] [4] [5] Tenga en cuenta además que, a diferencia del concepto matemático de una parcela de fluido que puede identificarse de forma 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 evolucionará lentamente las propiedades de la parcela. [2] [4]