کتاب مکانیک سیالات | وایت؛ پوستی

درباره کتاب مکانیک سیالات وایت

مکانیک سیالات آمیزه ای از روابط نظری و داده های آموزشی است که با چند قانون بنیادی سروکار دارد ولی شکل هندسی جریان در زندگی واقعی مانع کاربرد اصلی آن می شود. اساساً مکانیک سیالات یک علم مشاهداتی است که در آن ابزار اندازه گیری، تحلیل ابعادی و مدل سازی استفاده می شود.

از آنجایی که 75درصد کره زمین را آب و 100درصد آن را هوا تشکیل می دهد، مکانیک سیالات گستره ی وسیعی دارد و در هر فرایندی وارد می شود.

کتاب "مکانیک سیالات" مشتمل بر یازده فصل می باشد که عبارتند از: 1- مقدمه 2- توزیع فشار در سیال ساکن 3- رابطه های انتگرالی برای حجم کنترل 4- معادله های دیفرانسیل جریان سیالات 5- تحلیل ابعادی و تشابه 6- جریان ویسکوز در مجراها 7- جریان خارجی  8- جریان پتانسیل و دینامیک سیالات محاسباتی 9- جریان تراکم پذیر 10- جریان در کانال باز 11- توربوماشین ها

در فصل اول تحت عنوان مقدمه، تمامی اطلاعاتی که پیش نیاز یادگیری مکانیک سیالات است و دانشجویان در دوران دبیرستان و ترم های اول دانشگاه گذرانده اند را به طور جامع در اختیار مخاطب قرار می دهد.

در فصل دوم توزیع فشار و تعادل یک جسم سیال را ارائه قرار می دهد.

در فصل سوم مخاطب با چهار معادله ی اصلی که عبارتند از: پایستاری جرم، تکانه خطی، تکانه زاویه ای و پایستاری انرژی آشنا می شود.

در فصل چهار مفاهیمی چون تابع جریان، بردار گردابه، چریان بی چرخش و پتانسیل و سرعت مورد بحث قرار می گیرد.

در فصل پنجم ابتدا به بعضی روابط فیزیک و شیوه ی کردن بی بُعد آنها و سپس به قضیه پی و روش ایپسن می پردازد.

در فصل ششم چگونگی جریان در لوله ها و سایر مجراها را بیان می کند.

و فصل هفتم آثار ویسکوزیته در جریان خارجی بر روی یک جسم را شرح می دهد.

در فصل هشتم جریان ناویسکوز تراکم ناپذیر و بی چرخش مورد بررسی قرار می گیرد.

فصل نهم خواص ترمودینامیکی گازهای ایده آل و جریان فوق صوتی دو بعدی را بیان می کند.

در فصل دهم با جریان در کانال باز و جریان تدریجاَ متغیر، آشنا می شویم و نهایتاً فصل یازده انواع پمپ ها را شرح می دهد.

شایان ذکر است که مسائلی چالش برانگیز ابتدا به صورت مبحثی و در پایان به صورت کلی گردآوری شده اند. کتاب مذکور به طور کلی دارای 1675 مسئله کاربردی است که پاسخ 700 مسئله در انتهای کتاب موجود است.

فهرست

فصل اول: مقدمه
فصل دوم: توزیع فشار در سیال ساکن
فصل سوم: رابطه های انتگرالی برای حجم کنترل
فصل چهارم: معادله های دیفرانسیل جریان سیالات
فصل پنجم: تحلیل ابعادی و تشابه
فصل ششم: جریان ویسکوز در مجراها
فصل هفتم: جریان خارجی
فصل هشتم: جریان پتانسیل و دینامیک سیالات محاسباتی
فصل نهم: جریان تراکم پذیر
فصل دهم: جریان در کانال باز
فصل یازدهم: توربوماشین ها

برشی از متن کتاب

فصل اول: مقدمه 2-1 تاریخچه مکانیک سیالات و حوزه کاربرد آن مانند سایر علوم مهندسی، مکانیک سیالات نیز تاریخچه ای دارد. این علم با مجموعه ای از کارهای پراکنده شروع شد. سپس، باکشف های بعضی قوانین در قرن های هجدهم و نوزدهم، روبه پیشرفت گذاشت تا آنکه به سطح امروزی رسید. درقدیم، سیستم های آبیاری، و قایق رانی با پارو را به خوبی می شناختند. چهار قرن قبل از میلاد، رومی ها از وسایل پیشرفته سیالاتی استفاده می کردند. سه قرن قبل از میلاد، ارشمیدس قوانین شناوری را فرمول بندی کرد. از تولد مسیح تا عصر رنسانس، طراحی کشتی ها و کاتال های آبیاری رو به پیشرفت گذاشت. لئونارد داوینجی (1452-1519) معادله ی پایستاری جرم در جریان پایای یک بعدی را استنتاج کرد. در یادداشت های او، امواج، جریان جت، پرش هیدرولیکی، تشکیل گرداب، طراحی وسایل ایرودینامیکی و چتر های ترمز توصیف شده است. ادمی ماریوت فرانسوی (1620-1684) اولین تونل باد را ساخت، و مدل هایی را در آن آزمایش کرد. پس از نیوتون(1727-1642) که قوانین حرکت و قانون ویسکوزیته در سیالات نیوتنی را فرمول بندی کرد، تحلیل مسائل تکانه سیالات امکان پذیر شد. با استفاده از نظریات نیوتون، ریاضیدانان قرن هجدهم (مانند دانیل برنولی، لئونارد اویلر، جین دالامبر، جوزف-لوئیس لاگرانژ، و پیر-سیمون لاپلاس) مسائل جریان بی اصطکاک را حل کردند. اویلر، معادله های دیفرانسیل جریان سیالات، وهمچنین شکل انتگرالی آنها را ( که به معادله ی برنولی معروف است) به دست آورد. با استفاده از این معادله ها، دالامبر پارادوکس مشهود زیر را بیان کرد: جسمی که در یک جریان بی اصطکاک غوطه ور است تحت نیروی دراگ قرار نمی گیرد. اما، این گفته درست نیست، زیرا جریان بی اصطکاک (ناویسکوز) وجود ندارد. به همین دلیل، مهندسان نظریه جریان ناویسکوز را کنار گذاشتند و علم تجربی هیدرولیک را بنا نهادند. در این رابطه، اشخاصی مانند شزی، پیتو، بوردا، وبر، فرانسیس، هاگن، پوازویل، دارسی، مانینگ، ویسباخ و بازین، آزمایش هایی درباره ی جریان در کانال های باز، نیروی اصطکاک نوثر بر کشتی ها، جریان در لوله ها، و امواج انجام دادند. در پایان قرن نوزدهم، اتحاد بین هیدرولیک آزمایشی و هیدرودینامیک نظری آغاز شد. … 1-3 روش حل مسائل در این کتاب بیش از 1700 مسئله آورده شده است. برای حل این مسائل، از معادله ها، داده ها، جداول، فرض های ساده کننده، دستگاه های آحاد، و طرحواره ها استفاده می شود. این مسائل دارای طیف های مختلف هستند. در زیر، مراحل حل یک مسئله فهرست شده است:

• مطالعه ی مسئله، وبیان آن به طور مختصر.
• جمع آوری اطلاعات مورد نیاز (مانند چگالی، ویسکوزیته، وغیره) به صورت جداولی یا نموداری.
• بیان خواسته های مسئله.
• ترسیم یک طرحواره مناسب.
• بیان فرض های مناسب، و تشخیص شرایط جریان (مانند آنکه جریان پایدار است، یا ناپایدار؛ تراکم پذیر است یا تراکم ناپذیر؛ ویسکوز است یا ناویسکوز؛ معادله های انتگرالی مورد نیاز است یا معادله های دیفرانسیلی).
• حل پارامتری (درصورت امکان) وکاربرد دستگاه های آحاد SI یا BG برای حل های عددی.
• بیان آحاد نتایج حاصله، و استفاده از تعداد ارقام با معنیِ مورد نیاز برای این نتایج.