هدف درس: آشنایی دانشجویان با
مفاهیم، اصول و روشهای تحلیل در استاتیک و دینامیک سیالات است به گونهای که
بتوانند در تحلیل مسایل مهندسی و فهم آن بهتر عمل کنند. در این درس ضمن آشنایی با
مفاهیم و تعاریف اولیه در سیالات، ویژگیهای اصلی در سیالات، و همچنین معادلات و
قوانین پایه، نحوه محاسبه نیروها و گشتاورها بر روی اجسام مختلف که شامل جریان
سیال میباشند فرا گرفته میشود. مفاهیم این درس در آینده مبنای دروس مهم دیگری
مانند مکانیک سیالات ۲، آیرودینامیک، دینامیک گازها، توبوماشینها و غیره قرار
خواهد گرفت.
فهرست مطالب:
۱- آشنایی با ویژگیهای
سیال
تعریف سیال، اصل عدم لغزش سیال، روشهای تحلیل، ابعاد و
احاد، میدان سرعت، میدان تنش، لزجت، سیال نیوتنی و غیر نیوتنی، کشش سطحی، طبقهبندی
جریان سیال، ویژگیهای سیال
۲- استاتیک سیالات
معادله های اصلی استاتیک سیالات، فشار در یک نقطه، تغییرات فشار در سیال ساکن، اتمسفر استاندارد، فشار مطلق و فشار نسبی، فشارسنجها، سیستمهای هیدرولیک، نیروی فشار هیدرواستاتیک، شناوری، پایداری اجسام غوطه ور و شناور
۳- رابطه های انتگرالی جریان سیال
سینماتیک و مفاهیم سیال، دیدگاههای لاگرانژی و اویلری، سیستم و حجم کنترل، رابطه انتگرالی انتقال رینولدز، رابطه بقای جرم – رابطه پیوستگی، رابطه بقای اندازه حرکت خطی، رابطه بقای اندازه حرکت زاویه های، رابطه انرژی – قانون اول ترمودینامیک
۴- رابطه های دیفرانسیلی جریان سیال
حرکت و تغییر شکل المان سیال، نرخ انتقال، دستگاه مختصات
قائم، دستگاه مختصات استوانهای، رابطه پیوستگی و اندازه حرکت، چرخش سیال، تغییر
شکل سیال، معادله ناویر – استوکس، رابطه رینولدز،
افت فشار در جریان لزج در لولهها
۵- جریان سیال ایده آل
جریان تراکمناپذیر غیرلزج، خط جریان، چرخش و ورتیسیته،
تابع جریان، تابع پتانسیل، حرکت صلب سیال، معادله اویلر در مختصات خط جریان، رابطه
برنولی، معادله برنولی ناپایا، جریان پتانسیل
۶- آنالیز ابعادی، مدلسازی و شبیه سازی
روشهای آنالیز ابعادی، قضیه پی – باکینگهام، متغیرهای بی بعد معمول در مکانیک سیالات، انجام
آزمایش و همبستگی دادههای آزمایشگاهی، مدلسازی و شبیهسازی، برخی مطالعات معمول
مدلسازی
کتابهای مراجع :
۱-
Frank M. White: “Fluid Mechanics”, ۷th ed., 2009.
۲- Irving H. Shames: “Mechanics of Fluids”, ۴th ed., 2003.
۳- V. L. Streeter: “Fluid Mechanics”, ۹th ed., 1997.
۴- Robert W. Fox & Alan T. MacDonalds: “Introduction to Fluid Mechanics”,
۸th ed., 2011.
۵- J. K. Vennard: “Elementary Fluid Mechanics”, ۷th ed., 2007.
۶- S. W. Yaun: “Foundation of Fluid Mechanics”, ۲th ed., 1970.
