To βιβλίο αυτό απευθύνεται στους φοιτητές/τριες των Τμημάτων Πολιτικών Μηχανικών αλλά και άλλων Τμημάτων Πολυτεχνικών Σχολών που διδάσκονται το μάθημα της Μηχανικής Ρευστών, το οποίο παρέχει το βασικό θεωρητικό υπόβαθρο για τα περισσότερα εφαρμοσμένα μαθήματα (Υδραυλική, Υδρεύσεις, Αποχετεύσεις) που σχετίζονται με τα ρευστά.
Αποτελεί το αποτέλεσμα της πολυετούς διδακτικής και ερευνητικής δραστηριότητας του συγγραφέα στο αντικείμενο και γράφτηκε με την ελπίδα να αποτελέσει ένα σημαντικό βοήθημα στους φοιτητές σε ένα τόσο ενδιαφέρον αλλά και σύνθετο επιστημονικό πεδίο.
Η ύλη του βιβλίου περιλαμβάνει όλα τα βασικά κεφάλαια για την κατανόηση των βασικών φυσικών εννοιών, την εφαρμογή των αρχών διατήρησης μάζας, ορμής και ενέργειας για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων και την περιγραφή χαρακτηριστικών ροών (σε σωλήνες και γύρω από αντικείμενα).
Έμφαση δίνεται στην κατανόηση των σχετικών φυσικών φαινομένων με την ελάχιστη απαραίτητη μαθηματική ανάλυση.
Σε κάθε κεφάλαιο υπάρχουν παραδείγματα που αποσκοπούν στην κατανόηση των βασικών εννοιών και φαινομένων, δίνοντας έμφαση στη μεθοδολογία αντιμετώπισης και επίλυσης προβλημάτων.
Για τον ίδιο σκοπό στο τέλος των περισσότερων κεφαλαίων υπάρχουν λυμένες ασκήσεις.
Στο τέλος κάθε κεφαλαίου περιλαμβάνονται ασκήσεις για λύση, συναφείς και σχετικές με το περιεχόμενό του, που θα βοηθήσουν σημαντικά τον φοιτητή στις εξετάσεις.
Περιεχόμενα
Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή – Ιδιότητες ρευστών
- Εισαγωγή
- Χαρακτηριστικά των ρευστών
- Το ρευστό ως συνεχές μέσο (continuum)
- Διαστάσεις και μονάδες
- Μετρήσεις της μάζας και του βάρους
- Νόμος ιδανικών αερίων
- Ιξώδες
- Συμπιεστότητα Ρευστών
- Πίεση ατμού
- Επιφανειακή τάση
Κεφάλαιο 2: Υδροστατική
- Πίεση σε ένα σημείο
- Βασική εξίσωση για το πεδίο πίεσης
- Μεταβολή της πίεσης σε ένα ακίνητο ρευστό
- Ατμοσφαιρική πίεση
- Μέτρηση της πίεσης
- Μανόμετρα
- Μηχανικά και ηλεκτρονικά όργανα μέτρησης της πίεσης
- Υδροστατική δύναμη σε επίπεδη επιφάνεια
- Πρίσμα πίεσης
- Υδροστατική δύναμη σε καμπύλη επιφάνεια
- Υδροστατική δύναμη σε ρευστά με στρωμάτωση
- Άνωση, επίπλευση και ευστάθεια
- Μεταβολή πίεσης σε ρευστό με κίνηση στερεού σώματος
Λυμένες ασκήσεις
Ασκήσεις για λύση
Κεφάλαιο 3: Στοιχειώδης Δυναμική των Ρευστών – Η εξίσωση Bernoulli
- Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
- F = ma κατά μήκος μιας ροϊκής γραμμής
- F = ma κάθετα σε μια ροϊκή γραμμή
- Φυσική ερμηνεία
- Στατική, δυναμική, ολική πίεση και πίεση ανακοπής
- Παραδείγματα εφαρμογής της εξίσωσης Bernoulli
- Γραμμή Ενέργειας και Πιεζομετρική Γραμμή
- Περιορισμοί στη χρήση της εξίσωσης Bernoulli
Λυμένες ασκήσεις
Ασκήσεις για λύση
Κεφάλαιο 4: Κινηματική του ρευστού
- Το πεδίο ταχύτητας
- Το πεδίο επιτάχυνσης
- Κινηματική στοιχειώδους σωματιδίου
- Σύστημα και όγκος ελέγχου
- Το θεώρημα μεταφοράς Reynolds
Ασκήσεις για λύση
Κεφάλαιο 5: Ανάλυση της ροής σε όγκο ελέγχου
- Διατήρηση της μάζας – Εξίσωση συνεχείας
- Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα – Η γραμμική ορμή και η εξίσωση της ροπής της ορμής (στροφορμής)
- Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής – Η εξίσωση ενέργειας
- Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής
Λυμένες ασκήσεις
Ασκήσεις για λύση
Κεφάλαιο 6: Διαφορική ανάλυση της ροής – Εξισώσεις Navier – Stokes
- Διατήρηση της μάζας
- Διατήρηση της γραμμικής ορμής
- Μη συνεκτική ροή
- Συνεκτική ροή
- Αναλυτικές λύσεις για συνεκτικά, ασυμπίεστα ρευστά
- Βασικές ροές ιδεατών ρευστών
- Επαλληλία βασικών, επίπεδων δυναμικών ροών
Λυμένες ασκήσεις
Ασκήσεις για λύση
Κεφάλαιο 7: Διαστατική ανάλυση, ομοιότητα και μοντελοποίηση
- Διαστατική ανάλυση
- Θεώρημα Π του Buckingham
- Προσδιορισμός των Π όρων
- Χαρακτηριστικά διαστατικής ανάλυσης
- Προσδιορισμός των Π όρων με επιθεώρηση
- Χαρακτηριστικοί αδιάστατοι αριθμοί
- Συσχέτιση των πειραματικών δεδομένων
- Ομοιότητα και μοντελοποίηση
- Χαρακτηριστικές μελέτες μοντέλων
Λυμένες ασκήσεις
Ασκήσεις για λύση
Κεφάλαιο 8: Στρωτή και τυρβώδης ροή σε σωλήνες
- Χαρακτηριστικά στρωτής και τυρβώδους ροής
- Στρωτή ροή σε σωλήνες
- Πλήρως αναπτυγμένη τυρβώδης ροή
- Διαστατική ανάλυση της ροής σε σωλήνα
Ασκήσεις για λύση
Κεφάλαιο 9: Εξωτερικές ροές – Οριακή στοιβάδα
- Γενικά χαρακτηριστικά των εξωτερικών ροών
- Χαρακτηριστικά του οριακού στρώματος
- Οπισθέλκουσα (αντίσταση) (Drag)
- Άντωση (Δυναμική άνωση, Lift)
Λυμένες ασκήσεις
Ασκήσεις για λύση
Βιβλιογραφία
Eυρετήριο όρων
