دانلود pdf مکانیک سیالات پیشرفته کمیاب و عالی
مکانیک سیالات پیشرفته شاخهای حیاتی از مهندسی است که به بررسی عمیق رفتار سیالات در شرایط گوناگون میپردازد. این درس با هدف ارائه درکی جامع از پدیدههای پیچیده سیالاتی، از مراجع معتبر بهره میبرد و از نرمافزارهای تخصصی مکانیک سیالات برای شبیهسازی و تحلیل استفاده میکند. سازماندهی مطالب به گونهای است که ابتدا بخشهای کلی درس معرفی شده و سپس با ذکر کاربردهای گسترده دانش مکانیک سیالات، زمینهسازی مناسبی برای ورود به مباحث اصلی فراهم میآورد. این شاخه از دانش مکانیک سیالات، درک رفتار سیالات در حالتهای گوناگون مواد را برای مهندسان و پژوهشگران ضروری میسازد.
در ابتدا، مبانی اساسی سیالات و ویژگیهای آنها مورد بررسی قرار میگیرد که شامل مقدمهای بر ماهیت سیالات، تعریفهای بنیادی و دستهبندی انواع جریان سیال است. در این بخش، یادآوریهایی از مباحث ریاضی مانند مشتقگیری برای فهم بهتر روابط ارائه میشود.
شناخت دقیق سیال و خصوصیات آن، زیربنایی برای تحلیلهای پیچیدهتر است و کاربرد آن در تمامی حوزههای مرتبط با سیالات مشهود است.
سپس، به معادلات حرکت و انواع تنشها میپردازیم؛ جایی که معادله پیوستگی (بقای جرم) به عنوان یک اصل اساسی مورد بحث قرار میگیرد. این معادله نه تنها در مختصات کارتزین، بلکه در سیستمهای مختصات استوانهای و کروی نیز فرموله میشود.
یادآوری مفاهیم برداری مانند گرادیان، به درک عمیقتر این معادلات کمک کرده و ابزاری قدرتمند برای توصیف جریان سیال در محیطهای مختلف فراهم میآورد.
در ادامه مبحث معادلات حرکت و انواع تنشها، تمرکز بر معادلات مومنتوم و روابط پیچیده تنشها قرار میگیرد. تغییر شکل زاویهای در سیالات و روابط میان تنشهای نرمال و برشی، اصول کلیدی هستند که رفتار سیالات را تحت نیروهای مختلف مشخص میکنند. این مباحث، پلهای برای ورود به معادلات حرکت پیشرفتهتر محسوب میشوند.
نوع فایل: پی دی اف – 649 صفحه
فهرست مطالب:
- مکانیک سیالات پیشرفته
- نرم افزارهای مکانیک سیالات
- بخشهای کلی درس
- سازمان دهی مطالب
- کاربردهای دانش مکانیک سیالات
- دانش مکانیک سیالات
- حالتهای گوناگون مواد
- هدف بخش (سیال و ویژگیهای آن)
- کاربرد (سیال و ویژگیهای آن)
- مقدمه (سیال و ویژگیهای آن)
- تعریفهای اساسی در مکانیک سیالات
- دسته بندی جریان سیال
- یادآوری (مشتقگیری)
- خلاصه (سیال و ویژگیهای آن)
- خودآزمایی (سیال و ویژگیهای آن)
- هدف بخش (معادلات حرکت و انواع تنشها)
- کاربرد (معادلات حرکت و انواع تنشها)
- معادله پیوستگی (Continuity)
- یادآوری (گرادیان)
- معادله پیوستگی در مختصات استوانهای
- معادله پیوستگی در مختصات کروی
- خلاصه (معادلات حرکت و انواع تنشها)
- خودآزمایی (معادلات حرکت و انواع تنشها)
- هدف بخش (انواع تنشها و معادله حرکت)
- کاربرد (انواع تنشها و معادله حرکت)
- معادله حرکت (Motion or Momentum)
- تغییر شکل زاویهای
- روابط تنشهای نرمال و برشی
- خودآزمایی (تنش نرمال)
- معادله حرکت (در مختصات کارتزین)
- معادله حرکت (جهت x)
- معادله حرکت در جهتهای y و z
- معادله حرکت (به شکل ساده قانون دوم نیوتن)
- معادله حرکت در مختصات استوانهای
- معادله حرکت در مختصات کروی
- تذکر (معادلات ناوییر-استوکس)
- خلاصه (معادلات حرکت و انواع تنشها)
- خودآزمایی (معادلات حرکت و انواع تنشها)
- هدف بخش (حل چند تمرین)
- مسأله (جریان سیال تراکمناپذیر بین دو کره در حال چرخش)
- خلاصه (حل چند تمرین)
- هدف بخش (آنالیز ابعادی یا افزایش مقیاس)
- کاربرد (آنالیز ابعادی یا افزایش مقیاس)
- آنالیز ابعادی یا افزایش مقیاس
- بدون بعد سازی معادلات
- اعداد بدون بعد
- خلاصه (آنالیز ابعادی)
- هدف بخش (حرکت سیال بر روی اجسام)
- کاربرد (حرکت سیال بر روی اجسام)
- حرکت سیال بر روی اجسام
- نیروی دراگ
- توزیع انرژیهای فشاری و جنبشی
- نیروی لیفت
- تغییرات نیروی دراگ با NR
- تغییرات نیروی دراگ با شکل هندسی اجسام
- خلاصه (حرکت سیال بر روی اجسام)
- خودآزمایی (نیروهای وارد بر خودرو)
- هدف بخش (مفهوم لایه مرزی)
- کاربرد (مفهوم لایه مرزی)
- لایه مرزی (Boundary Layer)
- بررسی لایه مرزی
- خودآزمایی (جدایش سیال از سطح جامد)
- هدف بخش (نیروهای خزش در اطراف جسم)
- کاربرد (نیروهای خزش در اطراف جسم)
- جریان خزش (Creeping Flow)
- مثال (آب با جریان از پایین به بالا)
- پرسش (شرط NR < 1/0 در جریان خزش)
- نیروی لیفت (جریان خزش)
- خلاصه (جریان خزش)
- هدف بخش (معادلات حرکت ناوییر-استوکس)
- کاربرد (معادلات حرکت ناوییر-استوکس)
- معادلات حرکت (Stokes – Navior)
- یادآوری (ضرب برداری)
- خط جریان (Stream Line)
- تابع جریان (Stream Function)
- تمرین ۱ (محاسبه تابع جریان)
- تابع جریان برای سیستم استوانهای
- پتانسیل سرعت (Velocity Potential)
- شرط برقراری جریان غیر چرخشی
- خلاصه (معادلات حرکت ناوییر-استوکس)
- هدف بخش (جریان غیر چرخشی)
- کاربرد (جریان غیر چرخشی)
- بررسی جریان غیر چرخشی (Irrotational Flow)
- بررسی چرخش سیال
- خودآزمایی (جریان غیر چرخشی و پتانسیل سرعت)
- نکته (اثر گرانش و تنش برشی)
- معادله لاپلاس
- خودآزمایی (معادله لاپلاس)
- خودآزمایی (رابطه میان تابع جریان و پتانسیل سرعت)
- خلاصه (جریان غیر چرخشی)
- هدف بخش (حرکت سیال بر روی سطوح تخت)
- کاربرد (حرکت سیال بر روی سطوح تخت)
- بررسی حرکت سیال بر روی سطوح تخت
- تعیین ضخامت لایه مرزی جریان آشفته
- خلاصه (حرکت سیال بر روی سطوح تخت)
- هدف بخش (حرکت سیال بر روی سطوح غیر مسطح)
- کاربرد (حرکت سیال بر روی سطوح غیر مسطح)
- بررسی حرکت سیال بر روی سطوح غیر مسطح
- خودآزمایی (ضریب دراگ کره)
- خلاصه (حرکت سیال بر روی سطوح غیر مسطح)
- هدف بخش (تشکیل لایه مرزی بر روی استوانه و کره)
- کاربرد (تشکیل لایه مرزی بر روی استوانه و کره)
- بررسی لایه مرزی برروی یک استوانه
- خلاصه (لایه مرزی روی استوانه و کره)
- هدف بخش (مدلسازی و حل معادله)
- کاربرد (مدلسازی و حل معادله)
- حل معادلات حرکت در لایه مرزی (سیستم دو بعدی)
- حل معادله Von Karman
- تعیین ضخامت لایه مرزی جریان آشفته
- تصحیح رابطه ضریب نیروی دراگ
- خلاصه (مدلسازی و حل معادله)
- هدف بخش (حل مدل Von Karman)
- کاربرد (حل مدل Von Karman)
- حل معادله Von Karman
- خودآزمایی (شرط مرزی)
- خلاصه (حل مدل Von Karman)
- هدف بخش (اصلاح فرض تشکیل لایه مرزی آشفته)
- کاربرد (اصلاح فرض تشکیل لایه مرزی آشفته)
- تصحیح رابطه ضریب نیروی دراگ (Schlichting)
- خلاصه (اصلاح فرض تشکیل لایه مرزی آشفته)
- هدف بخش (جریان در کانالهای باز)
- کاربرد (جریان در کانالهای باز)
- بررسی جریان سیال در داخل کانالهای باز
- بررسی تغییرات H با y
- بررسی منحنی به صورت بدون بعد
- خلاصه (جریان در کانالهای باز)
- هدف بخش (پرش هیدرولیکی)
- کاربرد (پرش هیدرولیکی)
- پرش هیدرولیکی (Hydraulic Jump)
- تمرین ۱ (محاسبه مشخصات پرش هیدرولیکی)
- تمرین ۲ (محاسبه h و NF,3)
- خلاصه (پرش هیدرولیکی)
- هدف بخش (جریان در کانالهای باز با اصطکاک)
- کاربرد (جریان در کانالهای باز با اصطکاک)
- بررسی جریان سیال در داخل کانالهای باز با اصطکاک
- معادله Chezy
- روابط Blasius و Colebrook
- معادله Manning
- خودآزمایی (ابعاد n)
- خلاصه (جریان در کانالهای باز با اصطکاک)
- هدف بخش (سیالهای غیر نیوتنی)
- کاربرد (سیالهای غیر نیوتنی)
- سیالهای غیرنیوتنی
- وابستگی μ به دما برای گازها
- وابستگی μ به دما برای مایعات
- ویسکوزیته سیال غیر نیوتنی
- خلاصه (سیالهای غیر نیوتنی)
- هدف بخش (دستهبندی سیالهای غیر نیوتنی)
- کاربرد (دستهبندی سیالهای غیر نیوتنی)
- گونههای سیال غیر نیوتنی بر اساس ویسکوزیته
- تفاوتهای سیالهای نیوتنی و غیر نیوتنی
- تغییر ویسکوزیته با زمان
- نمونه مدلهای غیر نیوتنی (دو پارامتری)
- نمونه مدلهای غیر نیوتنی (سه پارامتری)
- خلاصه (دستهبندی سیالهای غیر نیوتنی)
- هدف بخش (دستگاههای اندازهگیری ویسکوزیته)
- کاربرد (دستگاههای اندازهگیری ویسکوزیته)
- دستگاههای اندازهگیری ویسکوزیته
- خلاصه (دستگاههای اندازهگیری ویسکوزیته)
- هدف بخش (مدلسازی رفتار سیالهای غیر نیوتنی)
- کاربرد (مدلسازی رفتار سیالهای غیر نیوتنی)
- خلاصه (مدلسازی رفتار سیالهای غیر نیوتنی)
- هدف بخش (مدلسازی جریانهای همگرا و واگرا)
- کاربرد (مدلسازی جریانهای همگرا و واگرا)
- جریان روان سازهای غیرنیوتنی
- تعیین قطر لوله برای سیالهای غیرنیوتنی
- روش دوم تعیین اندازه لوله
- خلاصه (مدلسازی جریانهای همگرا و واگرا)
- هدف بخش (تعیین ضخامت لایه مرزی جریان آشفته)
- کاربرد (تعیین ضخامت لایه مرزی جریان آشفته)
- تعیین ضخامت لایه مرزی جریان آشفته
قیمت: 250/500 تومان
معادلات حرکت در مختصات کارتزین، استوانهای و کروی، شامل معادلات حرکت در جهتهای x، y و z، بهتفصیل مورد بررسی قرار میگیرند. این معادلات در واقع تعمیم یافته قانون دوم نیوتن برای سیالات هستند و نهایتاً به معادلات ناوییر-استوکس منجر میشوند که از مهمترین ابزارهای تحلیلی در مکانیک سیالات پیشرفته به شمار میآیند. حل تمرینهایی مانند توزیع سرعت سیال بین دو صفحه موازی یا در داخل لوله، درک کاربردی این معادلات را تثبیت میکند.
مطالب مرتبط
- دانلود pdf بیومکانیک ورزشی در 63 صفحه
- دانلود pdf اتومکانیک خودروهای آتش نشانی در 119 صفحه
- دانلود pdf خطرات مکانیکی محیط کار در صفحه
بخش قابل توجهی به حل تمرینهای متنوع و کاربردی اختصاص دارد تا دانشجویان و علاقهمندان با چگونگی استفاده از معادلات و اصول فراگرفتهشده در شرایط واقعی آشنا شوند. این تمرینها شامل مواردی چون توزیع سرعت در لولههای شیبدار، دبی حجمی جریان آرام بین سیلندر و پیستون، جریان در کانالها، توزیع سرعت در فضای بین دو لوله، و جریانهای سیال تراکمناپذیر بین استوانهها یا کرههای متخلخل و چرخان هستند که مهارتهای حل مسئله را تقویت میکنند.
آنالیز ابعادی یا افزایش مقیاس، روشی قدرتمند برای تحلیل سیستمهای پیچیده سیالاتی است که از طریق بدون بعد سازی معادلات و معرفی اعداد بدون بعد مانند عدد رینولدز، امکان مدلسازی و پیشبینی رفتار سیال را فراهم میکند.
این بخش همچنین به بررسی حرکت سیال بر روی اجسام میپردازد، جایی که مفاهیمی نظیر نیروی پسا و نیروی برآ، و تغییرات آنها با عدد رینولدز و شکل هندسی اجسام، از اهمیت ویژهای برخوردارند. توزیع انرژیهای فشاری و جنبشی نیز در این راستا تحلیل میشود.
مفهوم لایه مرزی، از مباحث بنیادین در مکانیک سیالات پیشرفته است که به لایهی نازکی از سیال در نزدیکی سطح جامد اشاره دارد و بررسی دقیق آن برای فهم پدیدههایی نظیر جدایش سیال از سطح ضروری است. در کنار آن، جریان خزش که در اعداد رینولدز بسیار پایین رخ میدهد، به تفصیل مورد مطالعه قرار میگیرد؛ با ذکر مثالهایی همچون جریان آب از پایین به بالا و بررسی شرط عدد رینولدز کمتر از ۰.۱، و نیروی برآ در این نوع جریان.
کاوش عمیقتر در معادلات حرکت استوکس-ناوییر، به کمک مفاهیمی چون خط جریان و تابع جریان (در مختصات کارتزین و استوانهای)، و همچنین پتانسیل سرعت، درک رفتار سیال را در شرایط پیچیدهتر ممکن میسازد.
یادآوری ضرب برداری و بررسی شرط برقراری جریان غیر چرخشی، از نکات مهم این بخش است. همچنین، جریان غیر چرخشی به همراه چرخش سیال و معادلات مرتبط با آن مانند معادله لاپلاس، روابط بین تابع جریان و پتانسیل سرعت، و تأثیر گرانش و تنش برشی در اینگونه جریانها، از مباحث کلیدی این بخش به شمار میآیند.
مبحث حرکت سیال بر روی سطوح تخت و غیر مسطح، با تأکید بر تعیین ضخامت لایه مرزی جریان آشفته و ضرایب پسا برای اجسام مختلف مانند کره، ادامه مییابد. در ادامه، تشکیل لایه مرزی بر روی استوانهها و کرهها با ارائه تمرینهایی برای محاسبه سرعت و فشار سیال اطراف این اجسام مورد تحلیل قرار میگیرد.
مدلسازی و حل معادلات حرکت در لایه مرزی در سیستمهای دو بعدی، از جمله حل معادله فون کارمن و تصحیح رابطه ضریب نیروی پسا بر اساس مدلهای شلشتینگ، به دانشجویان کمک میکند تا با روشهای پیشرفته تحلیل لایه مرزی در جریانهای آشفته آشنا شوند. این بخش همچنین شامل تمریناتی برای محاسبه نیروهای پسا (FD) و ضرایب پسا (CD) در این جریانهاست.
جریان در کانالهای باز، مبحث دیگری در مکانیک سیالات پیشرفته است که به بررسی تغییرات ارتفاع جریان با عمق و منحنیهای بدون بعد میپردازد. پرش هیدرولیکی، پدیدهای مهم در کانالهای باز، با جزئیات و تمرینهایی برای محاسبه مشخصات آن مورد بحث قرار میگیرد.
همچنین، جریان سیال در کانالهای باز با در نظر گرفتن اصطکاک و استفاده از معادلات شزی، روابط بلاسیوس و کولبروک، و معادله مانینگ، به منظور تعیین توزیع سطح آب در کانالهای شیبدار، بخش مهمی از این مبحث را تشکیل میدهد.
در بخش پایانی، به سیالهای غیرنیوتنی پرداخته میشود که رفتاری پیچیدهتر از سیالهای نیوتنی از خود نشان میدهند. در این حوزه، وابستگی گرانروی به دما برای گازها و مایعات، و مفهوم گرانروی سیال غیرنیوتنی مورد بررسی قرار میگیرد.
سپس، دستهبندی سیالهای غیرنیوتنی بر اساس گرانروی، تفاوتهای آنها با سیالهای نیوتنی، تغییرات گرانروی با زمان و معرفی نمونه مدلهای دو و سه پارامتری غیرنیوتنی، درک جامعی از این سیالها ارائه میدهد.
نهایتاً، دستگاههای اندازهگیری گرانروی نظیر گرانرویسنجها و رئومترهای مویین معرفی میشوند و با ارائه تمرینهایی برای تعیین ویژگیهای نفت و محلولهای پلیمری، جنبههای کاربردی این اندازهگیریها روشن میگردد. مدلسازی رفتار سیالهای غیرنیوتنی در جریانهایی مانند جریان بین دو صفحه یا در لوله، و همچنین مدلسازی جریانهای همگرا و واگرا و تعیین قطر لوله برای این سیالها، مباحث پیشرفته و کاربردی این حوزه را پوشش میدهد.
این دانش، در نهایت به تعیین ضخامت لایه مرزی جریان آشفته برای سیالات گوناگون منجر میشود که نشاندهنده گستردگی مباحث در مکانیک سیالات پیشرفته است.