В гидродинамике жидкий пакет , также известный как элемент жидкости или материальный элемент , представляет собой бесконечно малый объем жидкости, идентифицируемый на протяжении всей его динамической истории при движении с потоком жидкости. [1] По мере движения масса жидкого пакета остается постоянной, в то время как — в сжимаемом потоке — его объем может изменяться, [2] [3] а его форма изменяется из-за искажения потоком. [1] В несжимаемом потоке объем жидкого пакета также является постоянным ( изохорный поток).
Материальные поверхности и материальные линии являются соответствующими понятиями для поверхностей и линий соответственно. [1] [4]
Математическое понятие пакета жидкости тесно связано с описанием движения жидкости — ее кинематики и динамики — в лагранжевой системе отсчета . В этой системе отсчета пакеты жидкости помечены и отслеживаются в пространстве и времени. Но и в эйлеровой системе отсчета понятие пакета жидкости может быть полезным, например, при определении материальной производной , линий тока, линий штриховки и линий траектории ; или для определения дрейфа Стокса . [1]
Партии жидкости, используемые в механике сплошной среды , следует отличать от микроскопических частиц (молекул и атомов) в физике . Партии жидкости описывают среднюю скорость и другие свойства частиц жидкости, усредненные по масштабу длины , который велик по сравнению со средней длиной свободного пробега , но мал по сравнению с типичными масштабами длины конкретного рассматриваемого потока. Для этого требуется, чтобы число Кнудсена было малым, что также является предпосылкой для того, чтобы гипотеза сплошной среды была действительной. [2] [4] [5] Далее следует отметить, что в отличие от математической концепции парциала жидкости, который может быть однозначно идентифицирован, а также исключительно отличен от его непосредственно соседних парциалов, в реальной жидкости такой парциал не всегда будет состоять из тех же частиц. Молекулярная диффузия будет медленно развивать свойства парциала. [2] [4]