بسته شاره

Diagram of a fluid parcel — نمودار یک بسته سیال

در مکانیک سیالات، بسته شاره^[۱] یا بسته سیال^[۲] (انگلیسی: Fluid parcel) به حجم بسیار کوچکی از سیال (مایع یا گاز) گفته می‌شود که در طول جریان سیال به عنوان یک کلِ واحد و قابل شناسایی در نظر گرفته شده و همراه با جریان حرکت می‌کند.^[۳]

مفهوم بسته سیال در توصیف ریاضی جریان‌ها بر پایه دیدگاه لاگرانژی (که در آن حرکت ذرات مشخص در طول زمان ردیابی می‌شود) و همچنین در درک مباحث ترمودینامیکی و علوم جوی نقشی اساسی دارد.

تعریف و مقیاس ابعادی

یک بسته سیال بر اساس فرضیه محیط پیوسته تعریف می‌شود؛ از این رو اندازه آن باید دارای دو ویژگی مقیاسی بنیادین باشد:

بسیار بزرگ‌تر از مقیاس مولکولی: بسته سیال باید به اندازه‌ای بزرگ باشد که تعداد بی‌شماری مولکول را در خود جای دهد تا بتوان خواص میانگین آماری و ماکروسکوپیک مانند دما، فشار، چگالی و سرعت را به آن نسبت داد و از نوسانات تصادفی مولکولی صرف‌نظر کرد.
بسیار کوچک‌تر از مقیاس سامانه: بسته سیال باید به اندازه‌ای کوچک باشد که در هر لحظه، خواص فیزیکی (مانند دما و فشار) درون آن یکنواخت و همگن فرض شود و گرادیان‌های مکانی در ابعاد آن قابل چشم‌پوشی باشند.^[۴]

کاربرد در توصیف لاگرانژی و اویلری

در مکانیک سیالات، دو دیدگاه برای تحلیل حرکت سیالات وجود دارد:

دیدگاه اویلری (Eulerian): در این روش، ویژگی‌های جریان (مانند میدان سرعت یا فشار) در نقاط ثابت مکانی به عنوان تابعی از زمان $({\vec {x}},t)$ بررسی می‌شوند.
دیدگاه لاگرانژی (Lagrangian): در این روش، حرکت تک‌تک بسته‌های سیال به همراه تغییر موقعیت آن‌ها در طول زمان دنبال می‌شود.

ارتباط میان این دو دیدگاه با مفهوم ریاضی مشتق مادی (مشتق کلی لاگرانژی) برقرار می‌شود:

{\frac {\mathrm {D} }{\mathrm {D} t}}={\frac {\partial }{\partial t}}+{\vec {u}}\cdot \nabla

که در آن ${\vec {u}}$ بردار سرعت جریان و $\nabla$ عملگر گرادیان است.

بسته هوا در هواشناسی

در هواشناسی و ترمودینامیک جوی، مفهوم بسته سیال با نام ویژه بسته هوا^[۵] (Air parcel) به کار می‌رود. برای مدل‌سازی پدیده‌هایی مانند همرفت، تشکیل ابر و ارزیابی پایداری جوی، فرض می‌شود که یک بسته هوا به صورت ایزوله عمل کرده و فرایندهایی نظیر صعود، انبساط و خنک‌شدن را به شکل بی‌دررو (آدیاباتیک) و بدون مخلوط‌شدن سریع با هوای مجاور طی می‌کند.

جستارهای وابسته

منابع

↑ «شاره» [فیزیک‌] هم‌ارزِ «fluid»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر دوم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۶۴-۷۵۳۱-۳۷-۰ (ذیل سرواژهٔ شاره){{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده)
↑ «سیال، شاره» [مهندسی بسپار] هم‌ارزِ «fluid»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر دوازدهم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۶۰۰-۶۱۴۳-۶۶-۸ (ذیل سرواژهٔ سیال){{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده)
↑ Batchelor, G. K. (2000). An Introduction to Fluid Dynamics (in English). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-66396-0.
↑ Landau, L. D.; Lifshitz, E. M. (1987). Fluid Mechanics. Course of Theoretical Physics (in English). Vol. 6 (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-057073-0.
↑ «بسته‌هوا» [علوم جَوّ] هم‌ارزِ «air parcel»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر سوم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۶۴-۷۵۳۱-۵۰-۸ (ذیل سرواژهٔ بسته‌هوا){{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده)

[1] «شاره» [فیزیک‌] هم‌ارزِ «fluid»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر دوم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۶۴-۷۵۳۱-۳۷-۰ (ذیل سرواژهٔ شاره){{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده)

[2] «سیال، شاره» [مهندسی بسپار] هم‌ارزِ «fluid»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر دوازدهم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۶۰۰-۶۱۴۳-۶۶-۸ (ذیل سرواژهٔ سیال){{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده)

[3] Batchelor, G. K. (2000). An Introduction to Fluid Dynamics (in English). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-66396-0.

[4] Landau, L. D.; Lifshitz, E. M. (1987). Fluid Mechanics. Course of Theoretical Physics (in English). Vol. 6 (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-057073-0.

[5] «بسته‌هوا» [علوم جَوّ] هم‌ارزِ «air parcel»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر سوم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۶۴-۷۵۳۱-۵۰-۸ (ذیل سرواژهٔ بسته‌هوا){{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده)

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]