En dinámica de fluidos , dentro del marco de la mecánica continua , una parcela de fluido es una cantidad muy pequeña de fluido, identificable a lo largo de su historia dinámica mientras se mueve con el flujo de fluido . [1] A medida que se mueve, la masa de un paquete de fluido permanece constante, mientras que, en un flujo comprimible, su volumen puede cambiar. [2] [3] Y su forma cambia debido a la distorsión por el flujo. [1] En un flujo incompresible, el volumen de la parcela de fluido también es constante ( flujo isocórico ).
Este concepto matemático está estrechamente relacionado con la descripción del movimiento de los fluidos —su cinemática y dinámica— en un marco de referencia lagrangiano . En este marco de referencia, las parcelas de fluidos se etiquetan y se siguen a través del espacio y el tiempo. Pero también en el marco de referencia euleriano la noción de parcelas fluidas puede ser ventajosa, por ejemplo, para definir la derivada material , líneas de corriente, líneas de trazos y líneas de trayectoria ; o para determinar la deriva de Stokes . [1]
Las parcelas de fluidos, tal como se utilizan en la mecánica del continuo, deben distinguirse de las partículas microscópicas (moléculas y átomos) en física . Las parcelas de fluidos describen la velocidad promedio y otras propiedades de las partículas de fluidos, promediadas en una escala de longitud que es grande en comparación con la trayectoria libre media , pero pequeña en comparación con las escalas de longitud típicas del flujo específico en 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]Nótese además que, a diferencia del concepto matemático de una parcela fluida que puede identificarse de forma única —así como distinguirse exclusivamente de sus parcelas vecinas directas— en un fluido real, dicha parcela no siempre constaría de las mismas partículas. La difusión molecular desarrollará lentamente las propiedades de la parcela. [2] [4]
Para el flujo de aire, el término correspondiente es paquete de aire . Otro nombre para la parcela de fluido es elemento material de fluido. [1] [2] En consecuencia, también se pueden introducir las nociones de línea de material y superficie de material , siempre formadas por los mismos elementos de material y moviéndose con el flujo del fluido. [1] Otro nombre más utilizado para paquete fluido es elemento fluido . [4]