Nowoczesny, zwięzły wykład równań zachowania dla ośrodków płynnych. Wyróżnia się szerokością zakresu tematycznego.
Ujmuje wszystkie, najistotniejsze z punktu widzenia zastosowań grupy, zagadnienia tzn. hydrostatykę, opis ruchu płynu nielepkiego, elementy gazodynamiki, podstawy laminarnej warstwy przyściennej, opis przepływu turbulentnego, przepływy filtracyjne i ruch cieczy w zbiornikach. Prezentuje też znacznie rozszerzony materiał dotyczący ruchu turbulentnego.
Spis treści: Wykaz ważniejszych oznaczeń
Część pierwsza. Podstawy mechaniki płynów
Wstęp W.1. Pojęcie płynności i pojęcie ciągłości płynu W.2. Parametry opisujące stan płynu
1. Kinematyka płynu 1.1. Dwie metody opisu stanu płynu 1.2. Metoda Eulera 1.3. Metoda Lagrange`a 1.4. Kinematyczny podział przepływów 1.5. Linia prądu, tor elementu płynu 1.6. Wyznaczanie linii prądu i torów elementów płynu 1.7. Ruch elementu płynu 1.8. Prędkość deformacji elementu płynu 1.9. Prędkość kątowa elementu płynu 1.10. Prędkość zmiany objętości elementu płynu 1.11. Linie wirowe, rurki wirowe, cyrkulacja 1.12. Twierdzenie Helmholtza o zachowaniu intensywności rurki wirowej
2. Podstawowe równania zachowania 2.1. Powierzchnia oraz objętość płynna i kontrolna 2.2. Niektóre zależności analizy wektorowej 2.3. Równanie zachowania masy 2.4. Równanie zachowania ilości ruchu 2.5. Równanie zachowania momentu ilości ruchu 2.6. Tensor naprężeń w modelu płynu nielepkiego 2.7. Tensor naprężeń w modelu płynu lepkiego newtonowskiego 2.8. Równanie zachowania energii 2.9. Równanie bilansu entropii 2.10. Zamknięte układy równań dla płynu ściśliwego i nieściśliwego
3. Analiza wymiarowa równań zachowania. Kryteria podobieństwa 3.1. Podstawowe pojęcia wymiarowania 3.2. Twierdzenie Buckinghama, reguła Π 3.3. Analiza wymiarowa równania zachowania masy 3.4. Analiza wymiarowa równania zachowania ilości ruchu 3.5. Analiza wymiarowa równania zachowania energii 3.6. Analiza wymiarowa równania bilansu entropii 3.7. Interpretacja fizyczna kryteriów podobieństwa
4. Hydrostatyka 4.1. Podstawowy układ równań 4.2. Napór hydrostatyczny 4.3. Moment siły naporu 4.4. Wypór hydrostatyczny 4.5. Warunki równowagi ciał pływających 4.6. Hydrostatyka dla płynów ściśliwych
5. Elementy teorii płynu nielepkiego 5.1. Układ równań zachowania dla płynu nielepkiego 5.2. Równanie Bernoulliego 5.3. Dyskusja układu równań dla ruchu bezwirowego 5.4. Przepływy płaskie bezwirowe płynu nieściśliwego 5.5. Konstrukcja przepływów bezwirowych przestrzennych
6. Ruch wirowy płynu nielepkiego 6.1. Wirowość w płynie nielepkim 6.2. Przepływ przestrzenny w zakrzywionym kanale 6.3. Przepływy śrubowe 6.4. Wiry dyskretne
7. Elementy gazodynamiki 7.1. Ściśliwość płynu 7.2. Rozprzestrzenianie się małych zaburzeń 7.3. Rozprzestrzenianie się zaburzeń o skończonej amplitudzie 7.4. Gazodynamika prostej fali uderzeniowej 7.5. Jednowymiarowy stacjonarny ruch płynu ściśliwego przez kanał o zmiennym przekroju 7.6. Warianty zadań gazodynamiki 7.6.1. Przepływ stacjonarny płaski 7.6.2. Linearyzacja równań w przepływie płaskim
8. Elementy teorii laminarnej warstwy przyściennej 8.1. Podstawowe pojęcia teorii warstwy przyściennej 8.2. Równania Prandtla dla warstwy przyściennej 8.3. Stacjonarny opływ płaskiej płytki 8.4. Zjawisko oderwania 8.5. Temperaturowa warstwa przyścienna 8.6. Utrata stabilności przepływu laminarnego
9. Elementy teorii ruchu turbulentnego 9.1. Opis ruchu turbulentnego 9.2. Skala Kołmogorowa 9.3. Równania Reynoldsa dla średniej prędkości ruchu turbulentnego 9.4. Turbulentna warstwa przyścienna 9.5. Wpływ chropowatości powierzchni na przepływ średni 9.6. Zasady budowania modeli turbulencji 9.6.1. Model zero-równaniowy 9.6.2. Model jedno-równaniowy 9.6.3. Model dwu-równaniowy
Część druga. Podstawy hydrauliki
10. Równania zachowania dla przepływów jednowymiarowych 10.1. Uwagi ogólne 10.2. Równanie zachowania 10.2.1. Równanie zachowania masy 10.2.2. Równanie zachowania ilości ruchu 10.2.3. Równanie zachowania energii 10.2.4. Równanie bilansu entropii
11. Ruch cieczy w przewodach zamkniętych 11.1. Stacjonarny ruch płynu nieściśliwego 11.2. Współczynniki strat lokalnych 11.3. Obliczenia hydrauliczne sieci rurociągów 11.4. Niestacjonarne przepływy w rurociągach
12. Ruch cieczy w kanałach otwartych 12.1. Ruch cieczy nielepkiej 12.2. Stacjonarny ruch cieczy rzeczywistej w ciekach 12.3. Opory tarcia w ciekach 12.4. Niestacjonarny ruch cieczy rzeczywistej w ciekach 12.5. Zjawiska falowe na powierzchni cieczy 12.5.1. Rozprzestrzenianie się małych zaburzeń 12.5.2. Rozprzestrzenianie się zaburzeń o skończonej amplitudzie 12.5.3. Odskok hydrauliczny 12.5.4. Przemieszczające się odskoki hydrauliczne
13. Wypływ cieczy przez otwory i przelewy 13.1. Jednowymiarowy model zjawiska 13.2. Niestacjonarny wypływ cieczy przez otwór
14. Filtracja 14.1. Charakterystyka ośrodka porowatego 14.2. Prędkość filtracji 14.3. Równania zachowania dla ruchu filtracyjnego 14.3.1. Równanie zachowania ilości ruchu 14.3.2. Równanie zachowania masy 14.4. Przykłady ruchów filtracyjnych
15. Ruch cząstek zawieszonych w płynie 15.1. Wprowadzenie 15.2. Ogólne równanie ruchu cząstki 15.3. Przykłady rozwiązań równania ruchu cząstki 16. Równania ruchu cieczy w zbiornikach 16.1. Równania zachowania 16.2. Model Ekmana 16.3. Współczynniki lepkości turbulentnej 16.4. Model de Saint-Venanta
Podstawy mechaniki płynów i hydrauliki
|