แนวคิดสำคัญในพลวัตของกระแสน้ำวนคือความหมุน (vorticity ) ซึ่ง เป็น เวกเตอร์ที่อธิบาย การเคลื่อนที่แบบหมุน เฉพาะที่ ณ จุดหนึ่งในของไหล ดังที่ผู้สังเกตที่เคลื่อนที่ไปพร้อมกับกระแสน้ำวนจะรับรู้ได้ ในเชิงแนวคิด สามารถสังเกตความหมุนได้โดยการวางลูกบอลขนาดเล็กที่มีพื้นผิวขรุขระไว้ที่จุดดังกล่าว ปล่อยให้ลูกบอลเคลื่อนที่ไปพร้อมกับของไหล และสังเกตว่ามันหมุนรอบจุดศูนย์กลางอย่างไร ทิศทางของเวกเตอร์ความหมุนถูกกำหนดให้เป็นทิศทางของแกนการหมุนของลูกบอลสมมตินี้ (ตามกฎมือขวา ) ในขณะที่ความยาวของเวกเตอร์เป็นสองเท่าของ ความเร็วเชิงมุมของลูกบอลในทางคณิตศาสตร์ ความหมุนถูกกำหนดให้เป็นการหมุน (หรือการหมุน) ของสนามความเร็วของของไหล ซึ่งมักจะแสดงด้วยและแสดงโดยสูตรการวิเคราะห์เวกเตอร์โดยที่เป็นตัวดำเนินการนาบลาและเป็นความเร็วการไหลเฉพาะที่^{[ 5 ]}${\displaystyle {\vec {\โอเมก้า }}}$${\displaystyle \nabla \times {\vec {\mathit {u}}}}$${\displaystyle \nabla }$${\displaystyle {\vec {\มาทิต {u}}}}$

การหมุนเฉพาะที่ซึ่งวัดได้จากค่าความหมุนวนนั้นไม่ควรสับสนกับเวกเตอร์ความเร็วเชิงมุมของส่วนนั้นของของเหลวเมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมภายนอกหรือแกนคงที่ใดๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระแสน้ำวนอาจมีทิศทางตรงกันข้ามกับเวกเตอร์ความเร็วเชิงมุมเฉลี่ยของของเหลวเมื่อเทียบกับแกนของกระแสน้ำวน${\displaystyle {\vec {\โอเมก้า }}}$${\displaystyle {\vec {\โอเมก้า }}}$

ในทางทฤษฎี ความเร็วuของอนุภาค (และด้วยเหตุนี้ ความหมุนวน) ในกระแสน้ำวนอาจแปรผันตามระยะทางrจากแกนได้หลายวิธี อย่างไรก็ตาม มีกรณีพิเศษที่สำคัญสองกรณี:

• ถ้าของเหลวหมุนเหมือนวัตถุแข็งเกร็ง กล่าวคือ ถ้าความเร็วเชิงมุมΩมีค่าสม่ำเสมอ โดยที่uเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของระยะทางrจากแกนหมุน ลูกบอลเล็กๆ ที่ถูกพัดพาไปตามกระแสของเหลวก็จะหมุนรอบจุดศูนย์กลางของมันราวกับว่าเป็นส่วนหนึ่งของวัตถุแข็งเกร็งนั้น ในกระแสของเหลวเช่นนี้ ความหมุนวนจะมีค่าเท่ากันทุกที่ ทิศทางของมันขนานกับแกนหมุน และขนาดของมันเท่ากับสองเท่าของความเร็วเชิงมุมสม่ำเสมอΩของของเหลวรอบจุดศูนย์กลางการหมุน

  ${\displaystyle {\begin{aligned}{\vec {\Omega }}&=(0,0,\Omega ),\quad {\vec {r}}=(x,y,0),\\{\vec {u}}&={\vec {\Omega }}\times {\vec {r}}=(-\Omega y,\Omega x,0),\\{\vec {\omega }}&=\nabla \times {\vec {u}}=(0,0,2\Omega )=2{\vec {\Omega }}.\end{aligned}}}$

• ถ้าความเร็วของอนุภาคuแปรผกผันกับระยะทางrจากแกนหมุน ลูกบอลทดสอบในจินตนาการจะไม่หมุนรอบตัวเอง แต่จะรักษาทิศทางเดิมขณะเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบแกนหมุน ในกรณีนี้ ค่าความหมุนจะเป็นศูนย์ที่จุดใดๆ ที่ไม่ได้อยู่บนแกนหมุนนั้น และการไหลนั้นเรียกว่า การไหล แบบไร้การหมุน ${\displaystyle {\vec {\โอเมก้า }}}$

  ${\displaystyle {\begin{aligned}{\vec {\Omega }}&=\left(0,0,\alpha r^{-2}\right),\quad {\vec {r}}=(x,y,0),\\{\vec {u}}&={\vec {\Omega }}\times {\vec {r}}=\left(-\alpha yr^{-2},\alpha xr^{-2},0\right),\\{\vec {\omega }}&=\nabla \times {\vec {u}}=0.\end{aligned}}}$

กระแสน้ำวนไร้การหมุน

ในกรณีที่ไม่มีแรงภายนอกมากระทำ กระแสน้ำวนมักจะพัฒนาไปสู่รูปแบบการไหลแบบไร้การหมุนอย่างรวดเร็วโดยที่ความเร็วการไหลuจะแปรผกผันกับระยะทางrกระแสน้ำวนไร้การหมุนนี้เรียกอีกอย่างว่ากระแสน้ำวนอิสระ

สำหรับกระแสน้ำวนที่ไม่หมุน การหมุนเวียนจะเป็นศูนย์ตามเส้นโค้งปิดใดๆ ที่ไม่ได้ล้อมรอบแกนกระแสน้ำวน และมีค่าคงที่Γสำหรับเส้นโค้งใดๆ ที่ล้อมรอบแกนเพียงครั้งเดียว^{[ 6 ]}ส่วนประกอบสัมผัสของความเร็วอนุภาคคือโมเมนตัมเชิงมุมต่อหน่วยมวลที่สัมพันธ์กับแกนกระแสน้ำวนจึงคงที่${\displaystyle u_{\theta }={\tfrac {\Gamma }{2\pi r}}}$${\displaystyle ru_{\theta }={\tfrac {\Gamma }{2\pi }}}$

การไหลวนแบบไร้การหมุนในอุดมคติในพื้นที่ว่างนั้นไม่สามารถเกิดขึ้นได้จริงในทางกายภาพ เนื่องจากจะหมายความว่าความเร็วของอนุภาค (และด้วยเหตุนี้แรงที่จำเป็นในการรักษาอนุภาคให้อยู่ในเส้นทางวงกลม) จะเพิ่มขึ้นอย่างไม่มีขีดจำกัดเมื่อเข้าใกล้แกนของกระแสน้ำวน ในความเป็นจริง ในกระแสน้ำวนจริงจะมีบริเวณแกนกลางล้อมรอบแกนเสมอ ซึ่งความเร็วของอนุภาคจะหยุดเพิ่มขึ้นและลดลงเป็นศูนย์เมื่อrเข้าใกล้ศูนย์ ภายในบริเวณนั้น การไหลจะไม่ไร้การหมุนอีกต่อไป: ความหมุนจะไม่เป็นศูนย์ โดยมีทิศทางขนานกับแกนของกระแสน้ำวนโดยประมาณกระแสน้ำวนของแรงไคน์เป็นแบบจำลองที่สมมติว่ามีการไหลแบบหมุนของวัตถุแข็งเกร็ง ในบริเวณที่ rน้อยกว่าระยะทางคงที่และมีการไหลแบบไร้การหมุนอยู่นอกบริเวณแกนกลางนั้น${\displaystyle {\vec {\โอเมก้า }}}$

ในของไหลหนืด การไหลแบบไร้การหมุนจะมีการสูญเสียความหนืดอยู่ทุกที่ แต่ไม่มีแรงหนืดสุทธิ มีเพียงความเค้นหนืดเท่านั้น^{[ 7 ]}เนื่องจากการสูญเสียนี้ หมายความว่าการรักษากระแสน้ำวนหนืดแบบไร้การหมุนต้องอาศัยการป้อนงานอย่างต่อเนื่องที่แกนกลาง (ตัวอย่างเช่น โดยการหมุนทรงกระบอกที่แกนกลางอย่างต่อเนื่อง) ในพื้นที่ว่างจะไม่มีการป้อนพลังงานที่แกนกลาง ดังนั้นกระแสน้ำวนที่อัดแน่นซึ่งอยู่ในแกนกลางจะแพร่กระจายออกไปด้านนอกโดยธรรมชาติ เปลี่ยนแกนกลางให้กลายเป็นการไหลแบบวัตถุแข็งที่ค่อยๆ ช้าลงและค่อยๆ เติบโตขึ้น โดยมีกระแสน้ำวนแบบไร้การหมุนดั้งเดิมล้อมรอบอยู่ กระแสน้ำวนแบบไร้การหมุนที่สลายตัวดังกล่าวมีคำตอบที่แน่นอนของสมการ Navier–Stokes แบบหนืด ซึ่งรู้จักกันในชื่อกระแสน้ำวน Lamb– Oseen

กระแสน้ำวนหมุน

กระแสน้ำวนแบบหมุน – กระแสน้ำวนที่หมุนไปในทิศทางเดียวกับวัตถุแข็ง – ไม่สามารถคงอยู่ในสถานะนั้นได้ตลอดไป เว้นแต่จะมีการใช้แรงเพิ่มเติมบางอย่าง ซึ่งไม่ได้เกิดจากการเคลื่อนที่ของของเหลวเอง มันจะมีค่าความหมุนที่ไม่เป็นศูนย์ทุกที่นอกแกนกลาง กระแสน้ำวนแบบหมุนนี้เรียกอีกอย่างว่า กระแสน้ำวนแบบวัตถุแข็ง หรือ กระแสน้ำวนที่ถูกบังคับ

ตัวอย่างเช่น หากถังน้ำหมุนด้วยความเร็วเชิงมุมคง ที่ w รอบแกนตั้ง น้ำจะหมุนใน ^{ลักษณะ}วัตถุแข็งเกร็งในที่สุด อนุภาคจะเคลื่อนที่ไปตามวงกลมด้วยความเร็วuเท่ากับwr ^[ 6 ^]ในกรณีนั้น พื้นผิวอิสระของน้ำจะมีรูปร่างเป็นพาราโบลา

ในสถานการณ์นี้ โครงสร้างหมุนแข็งจะสร้างแรงเพิ่มเติม กล่าวคือ แรงดันเกรเดียนต์เพิ่มเติมในน้ำที่พุ่งเข้าด้านใน ซึ่งป้องกันการเปลี่ยนสถานะของการไหลแบบวัตถุแข็งไปสู่สถานะไร้การหมุน

โครงสร้างกระแสน้ำวนถูกกำหนดโดย ค่า ความหมุน (vorticity) ซึ่งเป็นอัตราการหมุนเฉพาะที่ของอนุภาคของไหล กระแสน้ำวนสามารถเกิดขึ้นได้จากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการแยกตัวของชั้นขอบเขต (boundary layer separation ) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อของไหลเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวและประสบกับการเร่งความเร็วอย่างรวดเร็วจากความเร็วของของไหลไปเป็นศูนย์เนื่องจากเงื่อนไขไม่ลื่นไถลการเร่งความเร็วเชิงลบอย่างรวดเร็วนี้สร้างชั้นขอบเขตซึ่งทำให้เกิดการหมุนเฉพาะที่ของของไหลที่ผนัง (เช่น ค่าความหมุน) ซึ่งเรียกว่าอัตราการเฉือนที่ผนัง ความหนาของชั้นขอบเขตนี้เป็นสัดส่วนกับ(โดยที่ v คือความเร็วของของไหลในกระแสอิสระและ t คือเวลา)${\displaystyle \surd (vt)}$

หากเส้นผ่านศูนย์กลางหรือความหนาของภาชนะหรือของเหลวน้อยกว่าความหนาของชั้นขอบเขต ชั้นขอบเขตจะไม่แยกตัวและจะไม่เกิดกระแสน้ำวน อย่างไรก็ตาม เมื่อชั้นขอบเขตมีความหนาเกินกว่าความหนาที่สำคัญนี้ การแยกตัวจะเกิดขึ้นและก่อให้เกิดกระแสน้ำวน

การแยกตัวของชั้นขอบเขตนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้ในกรณีที่มีการไล่ระดับความดัน ที่ขัดแย้งกัน (เช่น ความดันที่เกิดขึ้นทางด้านท้ายน้ำ) ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในพื้นผิวโค้งและการเปลี่ยนแปลงรูปทรงเรขาคณิตทั่วไป เช่น พื้นผิวนูน ตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจงของการเปลี่ยนแปลงรูปทรงเรขาคณิตอย่างรุนแรงคือที่ขอบด้านท้ายของวัตถุที่มีรูปร่างทื่อซึ่งเป็นบริเวณที่การไหลของของเหลวชะลอตัวลง และด้วยเหตุนี้จึงเกิดการก่อตัวของชั้นขอบเขตและกระแสน้ำวน

รูปแบบอื่นของการเกิดกระแสน้ำวนบนขอบเขตคือเมื่อของเหลวไหลตั้งฉากกับผนังและทำให้เกิดเอฟเฟกต์การกระเด็น เส้นกระแสความเร็วจะเบี่ยงเบนและชะลอตัวลงทันที ทำให้ชั้นขอบเขตแยกตัวออกและก่อตัวเป็นวงแหวนกระแสน้ำวนรูปวงแหวน^{[ 8 ]}

ในกระแสน้ำวนที่หยุดนิ่ง เส้นกระแสทั่วไป (เส้นที่สัมผัสกับเวกเตอร์ความเร็วการไหลทุกจุด) จะเป็นวงปิดล้อมรอบแกน และเส้นกระแสน้ำวน แต่ละเส้น (เส้นที่สัมผัสกับเวกเตอร์ความหมุนทุกจุด) จะขนานกับแกนโดยประมาณ พื้นผิวที่สัมผัสกับทั้งความเร็วการไหลและความหมุนทุกจุดเรียกว่าท่อกระแสน้ำวนโดยทั่วไป ท่อกระแสน้ำวนจะซ้อนกันอยู่รอบแกนหมุน แกนเองก็เป็นหนึ่งในเส้นกระแสน้ำวน ซึ่งเป็นกรณีจำกัดของท่อกระแสน้ำวนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นศูนย์

ตามทฤษฎีบทของเฮล์มโฮลทซ์เส้นกระแสน้ำวนไม่สามารถเริ่มต้นหรือสิ้นสุดในของเหลวได้ เว้นแต่ชั่วขณะหนึ่งในสภาวะการไหลที่ไม่คงที่ ขณะที่กระแสน้ำวนกำลังก่อตัวหรือสลายไป โดยทั่วไปแล้ว เส้นกระแสน้ำวน (โดยเฉพาะเส้นแกน) จะเป็นวงปิดหรือสิ้นสุดที่ขอบของของเหลว กระแสน้ำวนเป็นตัวอย่างของกรณีหลัง กล่าวคือ กระแสน้ำวนในแหล่งน้ำที่มีแกนสิ้นสุดที่ผิวน้ำอิสระ ท่อกระแสน้ำวนที่มีเส้นกระแสน้ำวนเป็นวงปิดทั้งหมดจะเป็นพื้นผิวคล้ายวงแหวน ปิด

กระแสลมหมุนวนที่เกิดขึ้นใหม่จะขยายตัวและโค้งงออย่างรวดเร็วเพื่อกำจัดเส้นกระแสลมหมุนวนที่ปลายเปิด ตัวอย่างเช่น เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์เครื่องบิน กระแสลมหมุนวนมักจะก่อตัวขึ้นด้านหน้าใบพัด แต่ละใบ หรือเทอร์โบแฟนของเครื่องยนต์เจ็ท แต่ละเครื่อง ปลายด้านหนึ่งของเส้นกระแสลมหมุนวนจะติดอยู่กับเครื่องยนต์ ในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งมักจะยืดออกและโค้งงอจนกระทั่งถึงพื้น

เมื่อมองเห็นกระแสน้ำวนด้วยควันหรือร่องรอยหมึก อาจดูเหมือนว่ามีเส้นทางการไหลเป็นเกลียวหรือเส้นกระแส อย่างไรก็ตาม ลักษณะที่ปรากฏนี้มักเป็นภาพลวงตา และอนุภาคของของเหลวกำลังเคลื่อนที่ในเส้นทางปิด เส้นเกลียวที่เข้าใจว่าเป็นเส้นกระแส แท้จริงแล้วคือกลุ่มของของเหลวที่ใช้เป็นตัวบ่งชี้ ซึ่งเดิมทีทอดตัวอยู่ในท่อกระแสน้ำวนหลายท่อ และถูกยืดออกเป็นรูปทรงเกลียวโดยการกระจายความเร็วการไหลที่ไม่สม่ำเสมอ

การเคลื่อนที่ของของไหลในกระแสน้ำวนก่อให้เกิดแรงดันพลวัต (นอกเหนือจาก แรงดัน ไฮโดรสแตติก ) ซึ่งต่ำที่สุดในบริเวณแกนกลางที่อยู่ใกล้แกนหมุน และเพิ่มขึ้นเมื่อเคลื่อนที่ห่างออกไปตามหลักการของเบอร์นูลลีอาจกล่าวได้ว่าความชันของแรงดันนี้เองที่ทำให้ของไหลเคลื่อนที่ไปตามเส้นโค้งรอบแกนหมุน

ในการไหลวนของของเหลวที่มีความหนาแน่น คงที่ซึ่งเป็นวัตถุแข็งเกร็ง ความดันไดนามิกจะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของระยะทางrจากแกนหมุน ในสนามแรงโน้ม ถ่วงคงที่ ผิวอิสระของของเหลว หากมีอยู่ จะเป็นรูปพาราโบลาเว้า

ในการไหลวนแบบไร้การหมุนที่มีความหนาแน่นของไหลคงที่และสมมาตรทรงกระบอก ความดันไดนามิกจะแปรผันตามP − ⁠เค/ร²โดยที่ P คือความดันจำกัดที่ระยะอนันต์จากแกนกลาง สูตรนี้ให้ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งสำหรับขอบเขตของแกนกลาง เนื่องจากความดันไม่สามารถเป็นลบได้ ผิวอิสระ (ถ้ามี) จะลาดลงอย่างรวดเร็วใกล้กับเส้นแกนกลาง โดยความลึกแปรผกผันกับ r ²รูปร่างที่เกิดจากผิวอิสระเรียกว่าไฮเปอร์โบโลอิดหรือ "เขากาเบรียล" (โดยEvangelista Torricelli)

แกนกลางของกระแสลมหมุนวนในอากาศบางครั้งสามารถมองเห็นได้ เนื่องจากไอน้ำควบแน่นเมื่อความดันต่ำในแกนกลางทำให้เกิดการเย็นตัวแบบอะเดียแบติกตัวอย่างเช่น ปล่องลมของพายุทอร์นาโด เมื่อเส้นกระแสลมหมุนวนสิ้นสุดที่พื้นผิวขอบเขต ความดันที่ลดลงอาจดึงสสารจากพื้นผิวนั้นเข้าสู่แกนกลางได้ ตัวอย่างเช่น พายุฝุ่นคือเสาฝุ่นที่ถูกพัดขึ้นโดยแกนกลางของกระแสลมหมุนวนในอากาศที่เกาะติดกับพื้นดิน กระแสลมหมุนวนที่สิ้นสุดที่ผิวน้ำ (เช่น น้ำวนที่มักเกิดขึ้นเหนือท่อระบายน้ำในอ่างอาบน้ำ) อาจดึงเสาอากาศลงมาตามแกนกลาง กระแสลมหมุนวนที่พุ่งไปข้างหน้าจากเครื่องยนต์ไอพ่นของเครื่องบินที่จอดอยู่สามารถดูดน้ำและหินก้อนเล็กๆ เข้าสู่แกนกลางแล้วเข้าไปในเครื่องยนต์ได้

กระแสน้ำวนไม่จำเป็นต้องเป็นปรากฏการณ์ที่คงที่เสมอไป มันสามารถเคลื่อนที่และเปลี่ยนรูปร่างได้ ในกระแสน้ำวนที่เคลื่อนที่ เส้นทางของอนุภาคจะไม่เป็นเส้นโค้งปิด แต่เป็นเส้นโค้งเปิดที่คดเคี้ยวเหมือนเกลียวและไซคลอยด์กระแสน้ำวนอาจรวมกับรูปแบบการไหลในแนวรัศมีหรือแนวแกน ในกรณีนั้น เส้นทางการไหลและแนวการเคลื่อนที่ของอนุภาคจะไม่เป็นเส้นโค้งปิด แต่เป็นเกลียวหรือเฮลิกซ์ตามลำดับ นี่คือกรณีที่พบในพายุทอร์นาโดและกระแสน้ำวนในท่อระบายน้ำ กระแสน้ำวนที่มีเส้นทางการไหลเป็นเกลียวเรียกว่ากระแสน้ำวนโซเลนอยด์

ตราบใดที่ผลกระทบจากความหนืดและการแพร่กระจายมีน้อยมาก ของเหลวในกระแสน้ำวนที่เคลื่อนที่ก็จะถูกพัดพาไปด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ของเหลวในแกนกลาง (และสสารที่ถูกดักจับโดยมัน) มีแนวโน้มที่จะคงอยู่ในแกนกลางขณะที่กระแสน้ำวนเคลื่อนที่ไปมา นี่เป็นผลมาจากทฤษฎีบทที่สองของเฮล์มโฮลทซ์ดังนั้น กระแสน้ำวน (ต่างจากคลื่นผิวน้ำและคลื่นความดัน ) สามารถขนส่งมวล พลังงาน และโมเมนตัมได้ในระยะทางที่ไกลมากเมื่อเทียบกับขนาดของมัน โดยมีการกระจายตัวน้อยอย่างน่าประหลาดใจ ปรากฏการณ์นี้แสดงให้เห็นได้จากวงแหวนควัน และถูกนำไปใช้ในของเล่นและปืน วงแหวนกระแสน้ำ วน

กระแสลมหมุนวนสองหรือมากกว่านั้นที่ขนานกันโดยประมาณและหมุนไปในทิศทางเดียวกันจะดึงดูดกันและในที่สุดจะรวมกันเป็นกระแสลมหมุนวนเดียว ซึ่งการหมุนของกระแสลมหมุนวนใหม่นี้จะเท่ากับผลรวมของการหมุนของกระแสลมหมุนวนที่ประกอบกันขึ้น ตัวอย่างเช่นปีกเครื่องบินที่กำลังสร้างแรงยกจะสร้างกระแสลมหมุนวนขนาดเล็กจำนวนมากที่ขอบด้านท้าย กระแสลมหมุนวนขนาดเล็กเหล่านี้จะรวมกันเป็นกระแสลมหมุนวนปลายปีก เดียว ซึ่งอยู่ห่างจากขอบด้านท้ายไปทางด้านท้ายน้อยกว่าหนึ่งความยาวคอร์ด ปีก ปรากฏการณ์นี้ยังเกิดขึ้นกับปีก ที่มีแรงกระทำอื่นๆ เช่น ใบพัดเครื่องบิน ในทางกลับกัน กระแสลมหมุนวนขนานกันสองกระแสที่มีการหมุนในทิศทางตรงกันข้าม (เช่น กระแสลมหมุนวนปลายปีกสองกระแสของเครื่องบิน) มักจะแยกจากกัน

กระแสน้ำวนมีพลังงานมหาศาลอยู่ในการเคลื่อนที่แบบวงกลมของของเหลว ในของเหลวในอุดมคติ พลังงานนี้จะไม่มีวันสูญสิ้นไป และกระแสน้ำวนจะคงอยู่ตลอดไป อย่างไรก็ตาม ของเหลวในความเป็นจริงมีความหนืดและความหนืดนี้จะค่อยๆ สลายพลังงานจากแกนกลางของกระแสน้ำวนไปอย่างช้าๆ การสลายตัวของกระแสน้ำวนเนื่องจากความหนืดเท่านั้นที่จะทำให้เส้นกระแสน้ำวนสิ้นสุดลงในของเหลว แทนที่จะสิ้นสุดที่ขอบเขตของของเหลว