کتاب مکانیک سیالات - مانسون | فیروز آبادی (جلد اول)

معرفی کتاب مکانیک سیالات (جلد اول) 

مکانیک سیالات بخشی از میدان وسیع مکانیک کاربردی است که با رفتار مایعات و گازهای ساکن و یا در حال حرکت سر و کار دارد. به طور کلی موضوع مکانیک سیالات از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است؛ چرا که بسیار محتمل است که هر مهندس در طول دوره کاری خود به تحلیل و طراحی سیستم ها بپردازد که به درک کاملی از مکانیک سیالات نیاز دارند‌.

کتاب "مکانیک سیالات" در دو جلد مجزا به کمک دانشجویان مکانیک در مقطع کارشناسی آمده است: در جلد اول که 8 فصل را داراست، مباحث درس مکانیک سیالات 1 رشته مکانیک، مطابق با آخرین سر فصل های ارائه شده ی وزارت علوم و در جلد دوم که فصول 9، 10 و 11 را در بر دارد مباحث مربوط به مکانیک سیالات 2 رشته مکانیک به صورت طبقه بندی شده موجود است. نسخه ی الکتریکی همراه کتاب شامل فصول 1 تا 12 و بیش از 80 فیلم آموزشی و 160 مسئله کاربردی را در بر دارد.

کتاب مذکور در جلد اول خود متشکل از هشت فصل می باشد که عبارتند از:

1- مقدمه

2- استاتیک سیالات

3- دینامیک سیالات مقدماتی-معادله برنولی

4- سینماتیک سیالات

5-تحلیل حجم معیار (محدود)

6-تحلیل دیفرانسیلی جریان سیال

7-تشابه، تحلیل ابعادی، و مدل سازی

8-جریان لزج در لوله ها

در چهار فصل اول کتاب، مخاطب با بعضی مبانی حرکت سیال که شامل خواص مهم سیالات، رفتارهای جریان، تغییرات فشار در سیال متحرک و ساکن، سینماتیک سیال و روش های توصیف و تحلیل جریان است، آشنا می شود.

فصول پنج، شش و هفت برمبنای روش های تحلیل بسط داده شده که معمولاً برای حل مسائل مکانیک سیالات یا شروع حل آن ها استفاده می شود.

و نهایتاً در فصل هشتم قوانین اصلی برای موضوع مهم و خاصی، یعنی جریان سیال های لزج و تراکم ناپذیر در مجراها و لوله ها، شرح داده می شوند.

شایان ذکر است که در انتهای این فصول، مسائلی چالش برانگیز به صورت  طبقه بندی شده گنجانده شده که یادگیری دانشجویان را به حداکثر می رساند.

برشی از متن کتاب

فصل اول: مقدمه 1.1 بعضی از ویژگی های سیالات

یکی از نخستین سئوالاتی که باید بررسی کرد، این است که سیال چیست؟ و یا می توان پرسید که تفاوت سیال و جامد کدام است؟ تفاوت کلی و سطحی را می دانیم. جامد سخت است و به آسانی تغییر شکل نمی یابد، در حالی که سیال نرم است و به آسانی تغییر شکل خواهد یافت (به سادگی می توان در هوا حرکت کرد). با وجود این توضیح کامل این تفاوت های ظاهری موجود بین جامد و سیال از نظر علمی یامهندسی ارضا کننده نخواهد بود. با نگاه دقیق تر به ساختار مولکولی مواد در می یابیم که ماده جامد، فولاد، بتن، و جز آن دارای مولکول های به هم فشرده با نیرو های جاذبه بین مولکولی زیاد استو این امکان را به جامد می دهد که شکل خود را حفظ کند و به سادگی تغییر نیابد.

اما، در مواد مایع (آب، نفت، و جز آن) مولکول ها به فاصله بیشتری نسبت به هم قرار گرفته اند و نیرو های بین مولکولی از حالت جامد کوچک ترند و مولکول ها آزادی حرکت بیشتری دارند. بنابراین، مایعات به سادگی تغییر شکل می یابند (اما به سادگی فشرده نمی شوند) و آن ها را می توان به درون مخازن ریخت و یا در لوله جاری ساخت. گاز ها (هوا، اکسیژن، و جز آن دارای فاصله مولکولی و آزادی حرکت خیلی بیشتری هستند و نیرو های جاذبه بین مولکولی ناچیزی دارند که باعث تغییر شکل آسان (و فشرده شدن) آن ها می شود و فضای مخزنی را که در آن قرار دارند کاملا پر می کنند. با وجود این که تفاوت میان جامد و سیال را به طور کیفی از روی ساختار مولکولی آن ها می توان بیان کرد، اما تفاوت بارز تر، چگونگی تغییر شکل آن ها تحت اعمال بار خارجی است.

به بیان دقیق تر، سیال را به عنوان ماده ای در نظر می گیرید که تحت هرگونه و هر اندازه تنش برشی دائما تغییر شکل می یابد. باید تاکید شود که تنش هرچقدر کوچک باشد تغییر شکل صورت می گیرد. تنش برشی (نیرو در واحد سطح) زمانی پدید می آید که نیرو به صورت مماس بر سطح وارد شود. هنگامی که اجسام جامد معمولی همچون فولاد و یا فلزات دیگر تحت تنش برشی قرار می گیرند، نخست تغییر شکل می یابند (معمولا تغییر شکل جزئی) اما این تغییر شکل دائمی نخواهد بود (سیلان نمی یابد). ولی سیالات معمولی همچون آب، روغن و هوا تعریف سیال را برآورده می کنند، یعنی در اثر تنش بشی جریان می یابند.
 

• همراه با CD
• مولفان: بروس روی. مانسون - دونالد اف. یانگ - تئودور اچ. اکی شی
• مترجم: بهار فیروزآبادی
• انتشارات: علمی دانشگاه صنعتی شریف