پاورپوینت ویژگی های سیال – مکانیک سیالات

ویژگی های سیالپاورپوینت ویژگی های سیال

پیشگفتار

فصل ۱

ویژگی های سیال

۱-۱   مقدمه

 تعریف سیال

۳-۱   یکاهای نیرو ، جرم ، طول و زمان

۴-۱ چسبندگی

۵-۱ محیط پیوسته

۷-۱   گاز کامل

۸-۱  ضریب کشسانی حجمی

۹-۱   فشار بخار

تست های فصل ۱

۱-۷-۱ گاز کامل :

۲-۸-۱ ضریب کشسانی حجمی :

ایستایی سیالات
۱-۲ مقدمه

۲-۲ فشار در یک نقطه

نمودار جسم آزاد ذره ای به شکل گوه

۴-۲ دستگاه های اندازه گیری فشار

بارومتر جیوه ای

شکل ۶-۲ سطح شیبدار درون مایع

۳-۵-۲ مرکز فشار

دریچه‌ی مثلث شکل

۶-۲ مؤلفه های نیروی مؤثر بر سطح های خمیده شکل

(ب) مولفه‌ی قائم نیروی موثر بر سطح خمیده شکل

مولفه‌ی عمودی نیروی وارد بر سطح خمیده شکل

۷-۲ نیروی شناوری

۸-۲ دوران یکنواخت حول محور قائم

تست های فصل ۲

مفاهیم جریان سیـال و معـادلات بنیــادی

۱-۳ مقدمه
در فصل قبلی راجـع به ایستایی سیـالات بحث شد و  علمی تقریباً دقیق است زیرا در ایستایی سیالات فقط کمیتی چون وزن مخصوص (یا چگالی) باید با آزمایش تعیین شود. اما واقعیت چیز دیگری است، به عبارت دیگر ماهیت یک جریان یک سیال واقعی بسیار پیچـیده است و چـون قوانیـن بیـانگر حرکت کامـل یک سیـال را نمی توان به آسانی محاسبه کرد، لازم است از آزمایشات نیز کمک گرفته شود .

مشخصه های جریان

۵-۳ معادله کویلر و رابطه ی آن با قوانین ترمودینامیک

علاوه بر معادله ی پیوستگی ، معادلات کنتـرلی مانند معادله ی اویلر ، معادله برنولی ، مـعادله تـکانه و مـعادلـه ی انرژی که مبـتـنی بر قوانین اول و دوم ترمودینامیک است نـیز وجـود دارنـد .  دراین بـخـش به مـعادله ی اویـلر
می پردازیم و سپس رابطه ی آن با قوانین ترمودینامیک نشان خواهیم. اکنون به مـعادله ی اویـلر بـرای جـریـانی که در امـتداد خط  جریان است خواهیم پرداخت. در شـکل (۶-۳) حجم کنترل محدود بـسیـارکوچکی با سطح مقطع و طول نشان داده شده است .  فرض می کنیم سرعت سیال در امتداد خط جریان می باشد. اگر چسبندگی صفر یا سیال بی اصـطکاک باشـد ، تـنها نیرویی که در امتداد x به حـجـم کـنـترل وارد مـی شـود دو نـیـروی وزن ونیروهای فشار در سطح مقطع هاست. معادله ی تکانه (۱۵-۳) را در امتداد S و برای حجم کنترل بکا رمی بریم.

حجم کنترل با جریان محور بر سطح کنترل

که در آن qH حرارت اضافه شده در واحد جرم سیال و Ws کار محور در ازای واحد جرم سیال می باشد. معادله ی فوق معادله ی انرژی برای جریان دائمی درون  حجم کنترل. ما در بخش بعدی راجع به معادله ی انرژی مفصل تر بحث خواهیم کرد
.

ویژگی های سیال

شکل دیفرانسیلی معادله ی (۳۰-۳) در حالتی که جریان لوله ای  فـاقد کـار محـوری است

جریان در کانال باز

ناز ل در انتهای لوله

جداره های مسیر گذر

مکانیک راکتها

موتور راکت یک جسم اکسید کننده را با خود حمل می کند. این جسم  با مـواد سوزا مخلوط می شود و تولید نیروی رانشی می کند. نیروی رانشی بستگی به مـاده ای که راکت در آن حرکت می کند ندارد. چون در توربین ها گاز، سوخت با هوا  مــخلوط می شود، جرم گازهای داغ خارجی ازتوربین گازی چندین برابر جرم  مـواد سـوزایـی است که راکت حمل می کند. در تعیین شتاب راکت به هنگام پرواز، بهتر است حجم کنترل را منطبق بر سطوح خارجی راکت  و صفحه ی عمود بر فواره ی خروجی از نازل بگیریم. (شکل ۱۵-۳) سرعت حجم کنترل برابر با سرعت راکت می بـاشـد .  اگر  R مقاومت هوا و Mr جرم بدنه ی راکت و m جرم مواد سوزا و  سـرعـت  اشـتعال سوخت و Vr سرعت گاز خروجی نسبت به راکت و V1 برابر با سرعت حقیقی  راکت ( وسرعت دستگاه مرجع) و V برابر با سرعت راکت نـسبت بـه دسـتـگـاه مـرجـع
مختصات باشد. در این صورت V برابر با صفر  برابر با شتاب راکت خواهد شد.

تست های فصل ۳
۱-۲-۳ جریان یک بعدی عبارت است از

فصل ۴
پس از مطالعه ی کامل این فصل باید بتوانید یکاها و ابعاد کمیت های فیزیکی مورد استفاده در مکانیک سیالات را تعریف کنید رابطه های مربوط را بنویسید و همچنین پارامترهای بی بعد مهم در مکانیک سیالات را  با فرمولهای مربوطه تعریف و در حل مسایل از آنها استفاده کنید.

۱-۴ مقدمه
پارامترهای بی بعد درک و فهم را از پدیده های ناشی از جریان سیال عمیق تر می کند.  در بالا بر هیدرولیکی، نسبت قطر پیستونها که عددی بدون بعد است مزیت مکانیکی را بدست می دهد . همچنین عددهای بدون بعدی موجب آن می شود که بتوان نتایج آزمایشگاهی را برای شرایطی که با شرایط آزمایشگاهی متفاوت باشند نیز بکار برد.  بسیاری از پارامترهای بی بعد نسبت دو نیروی سیال است.

۲-۴  یکاها و ابعاد

می دانیم ابعاد مکانیکی عبارتست از نیرو، طول و جرم و این ابعاد از قانون دوم نیوتن بایکدیگر ارتباط دارند.

(۱-۴)   F=ma
پیش از این با یکاهای نیرو و جرم آشنا شدیم. برای تمام دستگاههای فیزیکی ضروری است که حداقل دو بعد در نظر گرفته شود. یکی در ارتباط با الکترومغناطیس ودیگری با اثرات گرمایی. برای کار تراکم پذیر، ضرورتی ندارد یکای گرمایی را منظور کنیم زیرا معادلات حالت  , ارتباط بین فشار،  چگالی و دما را بیان می کند.

شکل ابعادی قانون دوم نیوتن به صورت زیر است.

(۲-۴)
از این معادله ملاحظه می شود که  تنها سه بعد مستقل وجود دارد که در آن F بعد نیرو ، M بعد جرم,  L بعد طول و T بعد زمان است.  در جدول (۱-۴) بعضی از کمیتهای مورد استفاده  در مکانیک سیالات با نماد و رابطه ی ابعادی آنها آمده است.

جدول ۱-۴ کمیت های فیزیکی مورد استفاده در مکانیک سیالات

۳-۴ پارامترهای بی بعد
در ارتباط با داده های آزمایشگاهی ، پنج پارامتر بی بعد: ضریب فشار، عدد رینولدز،  عدد فرود,  عدد وبر و عدد ماخ  بااهمیت اند. در بخش راجع به این پنج پارامتر بحث می کنیم و در فصلهای بعدی از آنها استفاده خواهیم کرد.
الف) ضریب فشار
ضریب فشار برابر است با نسبت فشار به فشار دینامیکی

ج) عدد رینولدز
نسبت            را عدد رینولدز می گویند و برابر با نسبت نیروهای لختی به نیروهای چسبنده است . عدد رینولدز بحرانی بیانگر نوع جریان در لایه های مرزی و اطراف جسم  غوطه ور می باشد. در جریانهای تراکم پذیر،  معمولاً عدد ماخ مهمتر از عدد رینولدز است.

د) عدد فرود
نسبت را عدد فرود می نامند. اگر این نسبت را مجذور و صورت و مخرج کسر را در ضرب کنیم نتیجه برابر است با نسبت نیروی دینامیکی به وزن می باشد در جریان مایعاتی که سطح آزاد دارند، ماهیت جریان (تند یا کند) بستگی به این دارد که عدد فرود بزرگتر یا کمتر از یک باشد.

این عدد درمحاسبات جهش هیدرولیکی ، طراحی سازه های هیدرولیکی و کششی مفید می باشد.

هـ) عدد وبر
این عدد برابر با                 است و بیانگر نسبت نیروهای لختی به نیروهای کشش سطحی می باشد.  در سطح مشترک  گاز – مایع  یا  مایع به مایع  عدد وبر اهمیت دارد.

ضریب فشار
(ب)        عدد ماخ
(ج)  عددرینولدز
(د) عدد فرود
(هـ) عدد وبر

تست های فصل ۴

فصل ۵

مقاومت سیال

ضرایب کشش گلوله ها به صورت تابعی از عدد ماخ

نیروی بالابر

نیروی بالابر

زاویه ماخ
قانون استوکس (سیال تراکم ناپذیر چسبنده)

تنش برشی در جریان تراکم ناپذیر در هم و یکنواخت دائمی

معادله انرژی در مجاری باز و بسته

معادله افت

افت در واحد وزن در واحد طول کانال

فرمول شزی

تست های فصل ۵

فصل ۶

جریان تراکم پذیر

۵-۶      امواج متحرک و خطوط ریلی و فانو
شکل ۳-۶ خطوط ریلی و فانو

۸-۶ چکیده

گرمای ویژه در فشار ثابت

تست های فصل ۶

ویژگی های سیال