دانلود ترجمه فارسی کتاب مکانیک سیالات وایت

کتاب مکانیک سیالات وایت ویرایش 9

دانلود کتاب

که فشار p، سرعت V و ارتفاع z را بین دانلود کتاب مکانیک سیالات وایت 1 و 2 در امتداد یک خط ً ً «» ‌‌()، ‌()، //ً  

‌/‌‌/‌‌‌ً //‌‌() ً /ً ‌‌ً ً () ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌(‌‌)، ‌‌:
✓ ✓ /✓ ✓ ()
✓ =  

==+=−−=−−‌‌‌()، ()، () () == -> ()، ()، () = = ()، () () مبدا تعیین کنید (0,0).
2.7 برای جریان گردابی اجباری، سرعت ها υt =ωr و υr = 0 است. خطوط جریان این جریان را که از نقاط (0،1)، (0،2)، و (0،3) می گذرد رسم کنید. سرعت را تابعی از شعاع رسم کنید و سرعت را در مبدا تعیین کنید (0,0).

دانلود کتاب مکانیک سیالات وایت

2.8 یک میدان سرعت با V =ax3i +bxy3j داده می شود که a=1m−2s−1 و b=1m−3s−1. معادله خطوط جریان را پیدا کنید. خطوط جریانی را که از نقاط (2، 0.25)، (2، 0.5) و (2،1) عبور می کنند، رسم کنید.
2.9 یک میدان سرعت با دانلود کتاب مکانیک سیالات وایت داده می شود، که در آن x و y بر حسب m هستند و a = 0.5 s−1، b=1s−1 و c = 4 s−1. معادله ای را برای خطوط جریان تعیین کنید. خطوط جریانی را که از نقطه (0،2) در t = 0 s و t = 1 s از = = =++==−=−= = = ‌= ‌=+= −= −= = = =+= −= = = = = =+==−() = () = = () ) ) ) () = = = × -× × بیرونی ثابت است.
2.24 یک بلوک مربع 0.1 متری، با جرم 5 کیلوگرم، روی یک لایه روغن SAE 30 در دمای 20 درجه سانتیگراد با ضخامت 0.20 میلی‌متر، از یک شیب صاف، 30 زیر افقی به پایین می‌لغزد. اگر بلوک در t = 0 از حالت سکون خارج شد، شتاب اولیه آن را تعیین کنید. یک عبارت برای سرعت بلوک به عنوان تابعی از زمان استخراج کنید. منحنی را برای V t رسم کنید. سرعت را بعد از 0.1 ثانیه پیدا کنید. اگر بخواهیم جرم در این زمان به سرعت 0 3 متر بر ثانیه برسد، ویسکوزیته μ روغنی که باید استفاده کنیم را پیدا کنید.
2.25 محرک سیال نشان داده شده یک گشتاور T را برای شرایط ثابت (01 و ω2 ثابت) منتقل می کند. یک عبارت برای لغزش ω1−ω2 بر حسب T، μ، d و h استخراج کنید. برای مقادیر d = 6 in , h = 0 2 in , روغن SAE 30 در 75 F، چرخش شفت 120 rpm و گشتاور 0.003 ft-lbf، لغزش را تعیین کنید.

کتاب مکانیک سیالات وایت ویرایش 9 نهم

2.26 ترکیب پیستون و سیلندر در شکل نشان داده شده است. سرعت پیستون 6 متر بر ثانیه است و روغن دارای ویسکوزیته سینماتیکی 2.8 × 10-5 m2 / s و وزن مخصوص 0.92 است. توان تلف شده توسط اصطکاک ویسکوز را تعیین کنید.

2.27 سیالات با ویسکوزیته μ1 = 0 1 N s m2 و μ2 = 0 15 N s m2 بین دو صفحه قرار دارند (مساحت هر صفحه 1 متر مربع است). ضخامت ها به ترتیب h1 = 0 5 mm و h2 = 0 3 mm هستند. و صفحه بالایی با سرعت 1.5 متر بر ثانیه حرکت می کند. نیروی مورد نیاز برای حرکت صفحه بالایی و سرعت سیال در سطح مشترک بین دو سیال را تعیین کنید.

2.28 یک ویسکومتر سیلندر متحدالمرکز ممکن است با چرخاندن عضو داخلی یک جفت سیلندر نزدیک به هم تشکیل شود. شکاف حلقوی کوچک است به طوری که یک پروفیل سرعت خطی در نمونه مایع وجود خواهد داشت. ویسکومتری با استوانه داخلی 4 اینچ و ارتفاع 8 اینچ و عرض فاصله 0.001 اینچ را در نظر بگیرید که با روغن کرچک در 90 فارنهایت پر شده است. گشتاور مورد نیاز برای چرخاندن سیلندر داخلی در 400 دور در دقیقه را تعیین کنید.

2.29 ویسکومتر مخروطی و صفحه ای نشان داده شده ابزاری است که اغلب برای توصیف سیالات غیر نیوتنی استفاده می شود. این شامل یک صفحه صاف و یک مخروط چرخان با زاویه بسیار مبهم است (معمولا θ کمتر از 0.5 درجه است). راس مخروط فقط سطح صفحه را لمس می کند و مایع مورد آزمایش شکاف باریک تشکیل شده توسط مخروط و صفحه را پر می کند. دانلود کتاب مکانیک سیالات وایت برای اندازه گیری ویسکوزیته ظاهری یک سیال استفاده می شود. داده های زیر به دست آمده است. نوع سیال غیر نیوتنی آن را تعیین کنید. مقادیر k و n مورد استفاده در معادلات را بیابید. 2.16 و 2.17 در تعریف ویسکوزیته ظاهری یک سیال. (فرض کنید θ 0.5 درجه است.) ویسکوزیته را در 90 و 100 دور در دقیقه پیش بینی کنید.

دانلود کتاب مکانیک سیالات وایت

2.30 برای اندازه گیری ویسکوزیته خون بیمار از ویسکومتر استفاده می شود. نرخ تغییر شکل (نرخ برشی) – داده های تنش برشی در زیر نشان داده شده است. ویسکوزیته ظاهری در مقابل نرخ تغییر شکل را رسم کنید. مقدار k و n را در معادله بیابید. 2.17

کشش سطحی
2.31 هنگامی که یک بطری یا قوطی باز می شود، حباب های کوچک گاز در نوشابه ایجاد می شود. متوسط قطر حباب حدود 0.1 میلی متر است. اختلاف فشار بین داخل و خارج چنین حبابی را تخمین بزنید.
2.32 حداکثر افزایش مویرگی آب (20 درجه سانتیگراد) را که بین دو صفحه شیشه ای عمودی و تمیز با فاصله 1 میلی متر از هم انتظار می رود، محاسبه کنید.
2.33 حداکثر فرورفتگی مویرگی جیوه مورد انتظار را در یک لوله شیشه ای عمودی به قطر 1 میلی متر در دمای 15.5 درجه سانتی گراد محاسبه کنید.
شرح و طبقه بندی حرکات سیال
2.34 یک هواپیمای مافوق صوت با سرعت 2800 کیلومتر در ساعت در ارتفاع 27 کیلومتری حرکت می کند. عدد ماخ را برای هواپیما تعیین کنید. عرض بال (وتر) 7 متر است. فرض کنید که بال را می توان به عنوان یک صفحه مسطح در نظر گرفت و عدد رینولدز را در لبه عقب و موقعیتی که در آن انتقال از لایه مرزی ویسکوز به لایه مرزی متلاطم رخ می دهد تعیین کنید.
2.35 روغن SAE 30 در 100 درجه سانتیگراد از طریق یک لوله فولادی ضد زنگ با قطر 12 میلی متر جریان می یابد. وزن مخصوص و وزن مخصوص روغن را تعیین کنید. روغنی که از لوله خارج می شود یک سیلندر مدرج 100 میلی لیتری را در 9 ثانیه پر می کند. مشخص کنید که جریان ویسکوز است یا متلاطم.
2.36 یک هواپیمای دریایی با سرعت 80 مایل در ساعت در هوا با سرعت 45 فارنهایت پرواز می کند. طول پانتون ها 17 فوت است. فرض کنید که جریان روی سطح زیرین پانتون ها را می توان به عنوان یک صفحه صاف در نظر گرفت و عدد رینولدز را برای جریان هوا در انتهای پانتون تعیین کنید. عدد رینولدز را هنگامی که هواپیمای دریایی در دمای 45 فارنهایت روی آب فرود می آید، تعیین کنید.
2.37 سرعت کروز یک هواپیمای نظامی 700 کیلومتر در ساعت است. عدد ماخ هواپیما را هنگام پرواز با این سرعت از ارتفاع 1 کیلومتری تا 15 کیلومتری تعیین کنید و عدد ماخ را به عنوان تابعی از ارتفاع رسم کنید.
فصل 2
مفاهیم اساسی
2.1 سیال به عنوان یک پیوستار
2.2 میدان سرعت
2.3 میدان استرس
2.4 ویسکوزیته
2.5 کشش سطحی
2.6 توصیف و طبقه بندی حرکات سیال
2.7 معادلات خلاصه و مفید
مطالعه موردی
بال‌های هواپیما در طول سال‌ها به طور مداوم تغییر کرده‌اند، زیرا ما بیشتر در مورد جریان هوا بر روی سطوح یاد گرفته‌ایم. پیشرفت های اخیر شامل بال بال است که سطح ایرفویل کج شده در انتهای بال همانطور که در شکل دیده می شود. تاکید بر صرفه جویی در مصرف سوخت، انگیزه طراحی و توسعه بال ها را فراهم کرده است.
همه بال‌ها به یک شکل کار می‌کنند، اما اشکال مختلفی برای انجام یک کار مشابه وجود دارد. هنگامی که یک هواپیما پرواز می کند، هوای با فشار بالاتر در سمت پایین بال به سمت بالا در نوک بال جریان می یابد و به ناحیه با فشار پایین تر در بالا می رود. این یک گرداب نوک بال را ایجاد می کند و منبعی از نیروی کشش ناشی از بالابر است که موتور برای غلبه بر آن نیاز دارد. یک بال با بازیابی مقداری از انرژی در گرداب نوک بال، این کشش را کاهش می دهد. همچنین نسبت ابعاد (نسبت طول بال به مجذور تقسیم بر مساحت بال) را تغییر می‌دهد که درگ را نیز کاهش می‌دهد.
علاوه بر کاهش کشش، بال‌ها در نوک بالابر نیز ایجاد می‌کنند که مفید است. از آنجایی که آنها در یک زاویه قرار دارند، ممان خمشی در ریشه بال را نیز افزایش می دهند، که نیاز به تقویت بدنه هوا دارد، که مقداری وزن اضافه می کند. بال‌های جدیدتر همچنین دارای سطوح کنترل‌شده فعالی هستند که به لبه‌های انتهایی اضافه می‌شوند تا ناپایداری‌های آیرودینامیکی را به گرداب‌های ریخته شده توسط بال وارد کنند. اگرچه این ممکن است نامطلوب به نظر برسد، اما ناپایداری ها به از بین رفتن گرداب ها در پی هواپیما کمک می کند که از تعقیب بیش از حد هواپیماهای دیگر جلوگیری می کند. وینگلت ها مثال خوبی از کاربرد درک رفتار پیچیده سیال برای ایجاد بهبود هستند.

وایت

وینگلت در انتهای بال یک شرکت هواپیمایی

اهداف یادگیری
پس از تکمیل این فصل، باید بتوانید:
• با اصطلاحات فیزیکی منظور از “ما مایع را به عنوان یک دانلود کتاب مکانیک سیالات فاکس فارسی  در نظر می گیریم” چیست.
• تفاوت بین خطوط جریان، خطوط خطی، مسیرها و خطوط زمانی را توضیح دهید.
• تفاوت تنش معمولی و تنش برشی را توضیح دهید و برای هر یک مثال بزنید.
• قانون ویسکوزیته نیوتن را در مسئله جریان اعمال کنید.
• اثرات نیروی تولید شده توسط کشش سطحی را شرح دهید.
• اصطلاحات زیر را که برای طبقه بندی جریان سیال استفاده می شود تعریف کنید: غیر ویسکوز، چسبناک، ویسکوز، آشفته، تراکم ناپذیر، تراکم پذیر، داخلی و خارجی.
در فصل 1 به طور کلی بحث کردیم که مکانیک سیالات در مورد چیست و برخی از رویکردهایی را که در تجزیه و تحلیل مسائل مکانیک سیالات استفاده خواهیم کرد شرح دادیم. در این فصل ما در تعریف برخی از ویژگی های مهم سیالات و روش هایی که در آنها می توان جریان ها را توصیف و مشخص کرد، مشخص تر خواهیم بود.
2.1 سیال به عنوان یک پیوستار
همه ما با سیالاتی مانند هوا و آب آشنا هستیم و آنها را به عنوان “صاف”، یعنی به عنوان یک محیط پیوسته تجربه می کنیم. تا زمانی که از تجهیزات تخصصی استفاده نکنیم، از ماهیت مولکولی سیالات آگاه نیستیم. این ساختار مولکولی ساختاری است که در آن جرم به طور پیوسته در فضا توزیع نمی شود، اما در مولکول هایی متمرکز می شود که توسط مناطق نسبتاً بزرگی از فضای خالی از هم جدا شده اند. طرح در شکل 2.1a یک نمایش شماتیک از این را نشان می دهد. ناحیه ای از فضا که توسط یک سیال ساکن پر شده است (مثلاً هوا که به عنوان یک گاز واحد در نظر گرفته می شود) مانند یک محیط پیوسته به نظر می رسد، اما اگر روی یک مکعب بسیار کوچک از آن بزرگنمایی کنیم، می بینیم که بیشتر فضای خالی داریم. ، با مولکول های گاز پراکنده در اطراف، حرکت با سرعت بالا. توجه داشته باشید که اندازه مولکول های گاز بسیار اغراق آمیز است و ما بردارهای سرعت را فقط روی یک نمونه کوچک قرار داده ایم. ما می خواهیم حداقل حجم، δV— را تعیین کنیم، که یک “نقطه” C باید باشد تا بتوانیم در مورد خواص سیال پیوسته مانند چگالی در یک نقطه صحبت کنیم. به عبارت دیگر، تحت چه شرایطی می توان یک سیال را به عنوان یک پیوستار در نظر گرفت، که طبق تعریف، ویژگی های آن از نقطه ای به نقطه دیگر به دانلود کتاب مکانیک سیالات وایت متفاوت است؟ این یک سوال مهم است زیرا مفهوم پیوستار اساس مکانیک سیالات کلاسیک است.
در نظر بگیرید که چگونه چگالی را در یک نقطه تعیین می کنیم. چگالی به عنوان جرم در واحد حجم تعریف می شود. در شکل 2.1a جرم δm با تعداد لحظه ای مولکول ها در δ—V و جرم هر مولکول داده می شود، بنابراین چگالی متوسط در حجم δV— با ρ=δm δ— داده می شود. V . ما می گوییم “متوسط” زیرا تعداد مولکول ها در δ—V و در نتیجه چگالی آن در نوسان است. به عنوان مثال، اگر گاز در شکل 2.1a هوا در دما و فشار استاندارد (STP) و حجم δ—V یک کره با قطر 0 01μm باشد، ممکن است 15 مولکول در δ—V وجود داشته باشد، اما یک لحظه بعد ممکن است 17 (سه نفر وارد شوند و یکی خارج شود). از این رو چگالی در “نقطه” C به طور تصادفی در زمان در نوسان است، همانطور که در شکل 2.1b نشان داده شده است. در این شکل، هر خط چین عمودی یک حجم انتخابی خاص، δV— را نشان می دهد، و هر نقطه داده نشان دهنده چگالی اندازه گیری شده در یک لحظه است. برای حجم های بسیار کوچک، چگالی بسیار متفاوت است، اما بالاتر از یک حجم معین، δ—V، چگالی پایدار می شود زیرا حجم اکنون تعداد زیادی مولکول را در بر می گیرد. برای مثال، اگر δV— = 0 001 میلی متر مکعب (تقریباً به اندازه یک دانه شن)، به طور متوسط 25 × 1013 مولکول وجود خواهد داشت. از این رو می توانیم نتیجه بگیریم که هوا در STP (و سایر گازها و مایعات) را می توان به عنوان یک محیط پیوسته در نظر گرفت تا زمانی که یک “نقطه” را کوچکتر از این اندازه در نظر بگیریم. این برای اکثر کاربردهای مهندسی به اندازه کافی دقیق است.
مفهوم پیوستگی اساس مکانیک سیالات کلاسیک است. فرض پیوستگی در درمان رفتار سیالات در شرایط عادی معتبر است. تنها زمانی از بین می‌رود که میانگین مسیر آزاد مولکول‌ها به همان ترتیب بزرگی کوچک‌ترین بعد مشخصه مهم مسئله تبدیل شود. این در مشکلات تخصصی مانند جریان گاز نادر مانند، که در پروازها به سمت بالادست جو با آن مواجه می شود، رخ می دهد. برای این موارد تخصصی باید مفهوم پیوستگی را به نفع دیدگاه های میکروسکوپی و ‌‌=‌() چگالی یک کمیت اسکالر است، برای توصیف کامل فقط به مشخص کردن یک مقدار نیاز دارد، میدانی که با معادله نشان داده شده است. 2.2 یک میدان اسکالر است.
یک راه جایگزین برای بیان چگالی یک ماده، مقایسه آن با یک مقدار مرجع پذیرفته شده است، معمولاً حداکثر چگالی آب، ρH2O (1000 کیلوگرم متر مکعب در دمای 4 درجه سانتی گراد یا 194 slug ft3 در 39 فارنهایت). بنابراین، وزن مخصوص، SG، یک ماده به صورت بیان می شود

برای مثال، SG جیوه معمولاً 13.6 است. جیوه 13.6 برابر آب چگالی دارد. پیوست 1 حاوی داده های وزن مخصوص برای مواد مهندسی انتخاب شده است. وزن مخصوص مایعات تابعی از دما است. برای اکثر مایعات وزن مخصوص با افزایش دما کاهش می یابد.
وزن مخصوص، γ، یک ماده یکی دیگر از خواص مفید مادی است. به عنوان وزن یک ماده در واحد حجم تعریف می شود و به عنوان داده می شود

به عنوان مثال، وزن مخصوص آب تقریباً 981 kN m3 62 4 lbf ft3 است.
2.2 میدان سرعت
در بخش قبل دیدیم که فرض پیوسته مستقیماً به مفهوم میدان چگالی منجر شد. سایر خواص سیال نیز ممکن است توسط فیلدها توصیف شوند.
یک ویژگی ‌() ً : =()، ً ‌‌‌() ‌‌‌‌‌[2]. مورد میدان جریان ارائه دهد. برای مثال، در بحث رفتار یک سیال تحت اثر نیروی برشی ثابت، جدول‌های زمانی برای نشان دادن تغییر شکل یک سیال در لحظه‌های متوالی معرفی شدند.
خط مسیر مسیر یا مسیری است که توسط یک ذره سیال متحرک ردیابی می شود. برای قابل مشاهده کردن یک مسیر، ممکن است یک ذره سیال را در یک لحظه مشخص شناسایی کنیم، به عنوان مثال، با استفاده از رنگ یا دود، و سپس از حرکت بعدی آن عکسی با نوردهی طولانی بگیریم. خطی که توسط ذره ترسیم می شود یک مسیر است. این رویکرد ممکن است

دانلود کتاب مکانیک سیالات وایت ترجمه فارسی

کتاب مکانیک سیالات وایت ویرایش 9

URL: https://jozvani.ir/download/pdf/book/aa/

نویسنده: admin

امتیازدهی ویرایشگر:
5