مکانیک سیالات حوزه ای بسیار گسترده و عمیق است که دراکثر رشته های مهندسی کاربرد دارد. طرح بسیاری از مفاهیم فیزیکی وپدیده های معمول در مکانیک سیالات، باعث می شود که انسان وقایع طبیعی را بهتر درک نماید. در این کتاب سعی شده تجارب و نکات مهمی که در این حوزه مطرح است، مدون شده واطلاعات مفیدی در اختیار خوانندگان قرار گیرد. همچنین ضمن تجزیه و تحلیل پدیده های طبیعی به کاربردهای دقیق و خاص مهندسی نیز اشاره شده و خواننده می تواند بصورت مناسبی کاربردهای صنعتی مطالب طرح شده را نیز ملاحظه نماید.
پیش گفتار
پروردگار را شاکرم که کتاب حاضر آماده چاپ گردید. در همین ابتدا از همه دانشجویان و همکارانی که در تهیه، تدوین و تکمیل این اثر همکاری داشته‌اند تشکر می‌کنم و امیدوارم نتیجه این زحمات برای کشور مفید واقع شود.
مکانیک سیالات حوزه‌ای بسیار گسترده است که دانشجویان رشته‌های مختلف و محققین شاخه‌های متعددی نیازمند فراگیری آن هستند. در کتاب حاضر سعی شده بر پایه مقدمات معمول فیزیک، مبحث مکانیک سیالات معرفی و حوزه‌های مختلف آن تشریح شود. اگر چه کتاب‌های زیادی در این حوزه نگاشته شده و یا ترجمه گردیده، ولی هنوز هم می‌توان در هر کتابی نکته‌ای جدید و متفاوت یافت که به نظر من هر کدام از این نکات بسیار ارزنده هستند و شاید توجیه و دلیلی بر تلاش‌های متعدد و فراوان برای تدوین کتاب جدید باشد. امیدوارم در کتاب حاضر نیز نوع تشریح مطالب و تجزیه و تحلیل مسائل بتواند نکات جدیدی را به توانایی‌های علمی دانشجویان و محققین عزیز اضافه نماید. همچنین پیشاپیش از نواقص احتمالی عذر خواسته و انشاالله با تذکر صاحب‌نظران و متخصصین گرامی بتوان آنها را رفع نمود.
از اساتید و صاحب نظرانی که از محضر آنها بره برده‌ام سپاسگزارم و همه نتایج را مرهون صبوری و حمایت‌های خانواده عزیزم می‌دانم.
فهرست مطالب
فصل 1 مقدمه/1
1.1 تاریخچه/2
2.1 اهداف و کاربردها/3
3.1 پیچیدگی‌های موضوع 4
فصل2 مفاهیم اساسی/7
1.2 مقدمه/8
2.2 بررسی جریان/11
3.2 میدان سرعت/13
4.2 محیط پیوسته/15
5.2 چگالی و حجم مخصوص/17
6.2 تراکم پذیری/18
7.2 معادله‌ی حالت گازها21
8.2 لزجت 22
10.2 زاویه تماس موئینگی/35
11.2 واحدهای اندازه گیری38
مثال‌های تکمیلی 42
فصل3 استاتیک سیالات 51
1.3 مقدمه/52
2.3 تغییرات فشار در یک سیال/53
3.3 فشار نسبی/56
4.3 قانون پاسکال/57
5.3 تغییرات فشار در مایعات تراکم‌پذیر/61
6.3 تغییرات فشار در جو/63
7.3 اندازه‌گیری فشار/67
8.3 نیروهای وارد بر سطوح مسطح مغروق/73
9.3 نیروهای هیدرواستاتیک ناشی از چند لایه سیال/79
10.3 نیروهای هیدرواستاتیک وارد بر سطح غیر مسطح/85
11.3 نیروی شناوری/89
12.3 پایداری/96
13.3 پایداری اجسام شناور/97
فصل4 حجم کنترل 111
1.4 مقدمه/112
2.4 معادله انتقال رینولدز/113
فصل5 معادلات اساسی حرکت سیال/119
1.5 بقای جرم یا معادله پیوستگی/120
2.5 معادله اندازه حرکت خطی/127
3.5 معادله‌ی اندازه حرکت زاویه‌ای/132
4.5 معادله‌ی انرژی/135
5.5 ضریب تصحیح انرژی جنبشی/141
6.5 معادله‌ی برنولی/146
7.5 فشار دینامیکی/150
8.5 دستگاه‌های مختصات شتابدار/156
9.5 توزیع فشار در حجم کنترل شتابدار/161
فصل 6 تحلیل ابعادی و تشابه/181
1.6 مقدمه/182
2.6 ابعاد و گروه‌های بدون بعد/184
3.6 تعیین گروه‌های بدون بعد/187
4.6 مدلسازی و تشابه/191
فصل7 جریان سیال در لوله‌ها/201
1.7 انواع جریان در لوله‌ها/202
2.7 اتلافات انرژی حرکت سیال در لوله‌ها/204
3.7 جریان پوازوی (Poiseuille flow)/208
4.7 جریان مغشوش در لوله‌ها (Turbulent flow in pipes)/211
5.7 مقاطع غیر دایروی/223
6.7 طول ورودی (Entrance length)/ 225
7.7 افت‌های موضعی/226
8.7 سیستم‌اهی لوله‌کشی/231
فصل8 میدان تنش و سینماتیک جریان/235
1.8 مقدمه/236
2.8 کمیت‌های اسکالر، برداری، و تانسور/236
3.8 نیروی سطحی، نیروی حجمی و تنش/237
4.8 تنش در یک نقطه برای سیال ساکن یا جریان غیر غیرویسکوز/238
5.8 حرکت سیال ویسکوز/241
6.8 خواص تنش/244
7.8 گرادیان/246
8.8 دیورژانس میدان‌های برداری/250
9.8 کرل (تاو) میدان‌های برداری/251
10.8 میدان سرعت/254
11.8 روشهای بررسی جریان/257
12.8 شتاب یک ذره/258
13.8 آهنگ تغییر شکل/264
14.8حرکت و تغییر شکل خطی/267
15.8حرکت و تغییر شکل زوایه‌ای/269
16.8رابطه‌ی بین جریان غیر چرخشی و ویسکوزیته/273
فصل9 روابط دیفرانسیل حاکم بر جریان/277
1.9 مقدمه
2.9 بقای جرم/278
3.9 قانون دوم نیوتن؛ معادله اویلر/282
4.9 مایعات تحت شتاب ثابت/283
5.9 معادله برنولی/287
6.9 معادله برنولی برای جریان بی چرخش/289
7.9 قانون دوم نیوتن برای جریان کلی/290
8.9 معادله انرژی/293
9.9 جمع‌بندی/296
فصل10 جریان سیال ویسکوز (معادلات ناویراستوکس 299
1.10 مقدمه/300
2.10 قانون ویسکوزیته استوکس/300
3.10 معادله های ناویر- استوکس/306
4.10 جریان موازی/309
5.10 جریان آرام دو بعدی بین صفحه‌های موازی/311
6.10 جریان در لوله/314
7.10 جریان سیال بین دو صفحه موازی ثابت/322
8.10 جریان آرام در لوله‌های با مقطع دایره‌ای/333
9.10 جریان آرام بین دو لوله هم محور/338
10.10 توزیع سرعت در جریان آشفته/339
11.10 لایه مرزی/346
1.11.10 توسعه لایه مرزی/346
فصل 11 لایه مرزی 353
1.11 مقدمه/354
2.11 ضخامت لایه مرزی/355
3.11 معادلات جریان در لایه مرزی/360
4.11 بررسی لایه مرزی آرام روی صفحه تخت/364
5.11 معادله انتگرال اندازه حرکت فون کارمن/368
6.11 مرحله گذار دری جریان/378
7.11 لایه مرزی مغشوش/381
8.11 باز دارندگی اصطکاک جداری/383
9.11 تنش برشی در جریان مغشوش/388
10.11 بازدارندگی اصطکاک جداری در لایه مرزی متلاطم برای صفحه‌های زبر/396
11.11 جریان روی مرزهای خمیده/399
12.11 بازدارندگی وارد بر اجسام غوطه‌ور/402
13.11 ایرفویل‌ها/414
14.11 پسای القایی/419
فصل12 جریان‌های پتانسیل
1.12 مقدمه/426
2.12 جریان صفحه‌ای/431
3.12 ترکیب جریان‌های صفحه‌ای/436
4.12 جریان دو بعدی حول اجسام/448
5.12 روش نگاست همدیس/459
6.12 تصاویر/465
7.12 تئوری ایروفویل/468
فصل13 توربوماشین‌ها
1.13 مقدمه/476
2.13 پمپ گریز از مرکز (Centrifugal Pumps)/478
3.13 منحنی‌های عملکرد پمپ و قوانین تشابه/486
4.13 پمپ های جریان مختلط و جریان محوری سرعت مخصوص/497
فصل14 موج
1.14 مقدمه/ 506
2.14 امواج منظم/507
1.2.14 تئوری پتانسیل/508
2.2.14 پتانسیل سرعت/509
3.2.14 شرایط پیوستگی و معادله لاپلاس/509
4.2.14 شرایط مرزی بستر دریا/510
5.2.14 شرط مرزی دینامیکی سطح آزاد/512
6.2.14 شرط مرزی سینماتیکی سطح آزاد/513
3.14 سرعت فاز/516
4.14 سینماتیک ذره آب/517
1.4.14 سرعت‌ها/518
2.4.14 جابه‌جایی‌ها/519
3.4.14 خط سیر/520
4.4.14 شتاب‌ها/521
5.4.14 فشار/522
6.4.14 انرژی موج/522
5.14 انتقال انرژی یا توان/525
6.14 سرعت گروهی/527
پیوست ها531
پیوست الف مشخصات سیالات متفاوت در شرایط متفاوت 532
پیوست ب تبدیل آحاد و کمیاب مختلف 539
پیوست ج جبر برداری 543
ج.1 مقدمه543
ج.2 انواع بردارها 543
ج.3 جمع برداری 543
پیوست د میدان‌های برداری، اسکالر و نگاشت 548
د.1 گرادیان 548
د.2 میدان برداری 548
د.3 میدان اسکالر 548
د.4 دیورژانس 548
د.5 کرل 548
د.6 قضیه گرین 549
د.7 قضیه دیورژانس 549
د.8 قضیه استوکس 549
د.9 نگاشت 549
منابع و مراجع 551
فهرست الفبایی 553
