کتاب مقدمه‌ای بر مکانیک سیالات- ویرایش ششم

پیشگفتار مؤلفان
این کتاب براى درس مقدماتى در مکانیک سیالات نوشته شده است. همانند ویرایش‏هاى قبل، روش ما تکیه بر مفاهیم فیزیکى مکانیک سیالات و روش‏های تحلیلى است که از اصول پایه شروع می شوند. هدف اصلى این کتاب، کمک به ‏کسانى است که به‏ دنبال روش منظم حل مسأله می ‏باشند. بدین ترتیب، همواره از معادله‏ هاى حاکم شروع می ‏کنیم، فرض‏ها را به ‏طور واضح بیان می ‏کنیم، و سعى می کنیم که نتایج ریاضیاتى را به ‏رفتار فیزیکى متناظر با آن مرتبط کنیم. براى تداوم رهیافت عمل حل مسأله که شامل روش نظرى نیز می ‏باشد، بر استفاده از حجم ‏هاى کنترل تأکید می ‏کنیم.
این رهیافت با 116 مثال آمده در متن کتاب شرح داده شده است. براى تشریح روش حل خوب و توضیح نکات مشکل نظریه، حل این مثال‏ها آورده شده است.
شکل و طراحى این مثال‏ها با متن کتاب فرق می ‏کند، بنابراین تشخیص آنها از متن آسان است. 45 مثال شامل کتاب کار اِکسل )Excel( که روى ROM CD همراه آمده ‏اند، براى تحلیل‏هاى "what if?" توسط دانشجویان یا اساتید در حین درس مفید می ‏باشند.
اطلاعات مهم دیگر در مورد کتاب و روش‏هاى ما در بخش "نکاتى با دانشجویان" در آغاز فصل 1 کتاب آورده شده است. توصیه می ‏کنیم که این بخش را با دقت مطالعه کنید و روش‏هاى پیشنهادى را با روش‏هاى حل مسأله و نمایش نتایج تلفیق کنید.
در تقریبا 70 درصد مثال‏ها و مسائل پایان فصل از واحدهاى SI استفاده شده است. براى کسب تجربه در کار با آحاد مهندسى انگلیسى و برجسته ساختن تبدیلات میان دستگاه‏هاى آحادى که می ‏توانند از مبانى به ‏دست آیند، از این دستگاه سنتى در مسائل باقیمانده استفاده شده است.
توضیحات کامل به‏ همراه مثال‏هاى مفصّل متعددى که در این کتاب آورده شده است، باعث شده است که این کتاب براى دانشجویان، ساده و قابل درک باشد. این کار به اساتید اجازه می ‏دهد تا از روش‏هاى سنتى و قدیمى فاصله بگیرند. از وقت کلاس می ‏توان براى مطالب خارج از کتاب، شرح و بسط مباحث خاص (مانند جریان غیرنیوتنى، جریان لایه مرزى، نیروهاى بالابر و کشش، یا روش‏هاى تجربى)، حل مثال، یا شرح نکات دشوار مسائل انتهاى فصل استفاده کرد. به علاوه، 45 مثال کتاب کارِ اِکسل براى ارائه انواع پدیده‏ هاى مکانیک سیالات، بویژه آثار ناشى از تغییر پارامترهاى ورودى، مفید می ‏باشند. بدین ترتیب، هر زمان کلاس می تواند براى برآوردن نیازهاى دانشجویان به‏ بهترین شکل ممکن مورد استفاده قرار گیرد.
براى در برگرفتن گستره وسیعى از مباحث مناسب براى یک درس یک یا دو ترمى در سطح سال‏هاى سوم یا چهارم کارشناسى، مطالب کتاب به‏ دقت انتخاب شده‏ اند. فرض کرده ‏ایم که دانشجویان با دینامیک جسم صلب، ریاضیات، و معادله ‏هاى دیفرانسیل آشنا می ‏باشند. براى مطالعه جریان تراکم ‏پذیر، داشتن پیش زمینه‏اى در ترمودینامیک لازم می ‏باشد.
مطالب پیشرفته‏ تر، که معمولاً در دوره اول تدریس نمی ‏شوند، به CD انتقال داده شده ‏اند . در این CD ، مطالب پیشرفته در اختیار دانشجویان علاقه‏ مند قرار گرفته شده است. مباحث روى CD در روند موضوعى کتاب وقفه ایجاد نمی ‏کنند.
مطالب کتاب در زمینه‏ هاى وسیع موضوعى زیر سازماندهى شده ‏اند:
مفاهیم مقدماتى، حوزه مکانیک سیالات، و استاتیک سیالات (فصل‏هاى 1، 2، و 3).
بسط و کاربرد صورت‏هاى حجم کنترلى معادله‏ هاى اصلى (فصل 4).
بسط و کاربرد صورت‏هاى دیفرانسیلى معادله‏ هاى اصلى (فصل‏هاى 5 و 6).
تحلیل ابعادى و همبسته کردن داده‏ هاى تجربى (فصل 7).
کاربرد در جریان‏هاى تراکم ‏ناپذیر ویسکوز داخلى (فصل 8).
کاربرد در جریان‏هاى تراکم‏ ناپذیر ویسکوز خارجى (فصل 9).
تحلیل ماشین‏هاى سیالى و کاربردهاى سیستم (فصل 10).
تحلیل و کاربرد جریان‏هاى تراکم ‏پذیر یک و دو بعدى (فصل‏هاى 11 و 12).
فصل 4 با تحلیل به‏ کمک حجم‏ هاى کنترل محدود و دیفرانسیلى، هر دو، سروکار دارد. به ‏عنوان نمونه ‏اى از کاربرد معادله‏ هاى اصلى در یک حجم کنترل دیفرانسیلى، معادله برنولى به ‏دست آمد (در بخش فرعى اختیارى 4-4). به‏ کمک معادله برنولى در فصل 4 می ‏توان مسائل بیشترى را که با معادله تکانه براى حجم‏هاى کنترل متناهى سروکار دارند حل کرد.

استنتاج دیگرى از معادله برنولى در فصل 6 ارائه شده است، که با انتگرال‏گیرى از معادله اویلر در امتداد یک خط جریان به ‏دست می آید. اگر استادى بخواهد معرفى معادله برنولى را به‏تأخیر بیاندازد، مسائل چالش برانگیز فصل 4 را می ‏توان به ‏فصل 6 منتقل کرد.
این ویرایش، تغییرات مهمى را شامل می ‏شود. در فصل 7، بررسى معادله ‏هاى حاکم غیرابعادى لازم براى یافتن پارامترهاى بى‏بعد به ابتداى این فصل منتقل شده است. در فصل 8، در بررسى ملاحظات انرژى در جریان داخل لوله‏ ها، پمپ‏ها گنجانده شده ‏اند. بررسى سیستم‏هاى لوله‏ کشى چند مسیره با یک کتاب کار Excel بسط و شرح داده شده است. براى دربرگرفتن مباحث فرعى مجزا در مورد ماشین‏هایى که روى سیال کار انجام میدهند و ماشین‏هایى که از سیال کار می ‏گیرند، ساختار فصل 10 را تغییر داده‏ایم. فصل 12 به ‏طور کامل تغییر یافته است به‏ طورى که ابتدا معادله ‏هاى اصلى جریان تراکم‏ پذیر یک بعدى به‏ دست می ‏آیند، و سپس بر هر حالت خاص (جریان تک آنتروپیک، جریان درون شیپوره، جریان خط فانو، جریان خط رایلى، و شوک‏هاى قائم) به ‏کار می ‏روند. در نهایت، بخش جدید در مورد شوک‏هاى مایل و امواج انبساطى اضافه شده است.
تلاش اصلى ما بر این بوده است تا وضوح نگارش را در این ویرایش بهبود بدهیم. پروفسور فیلیپ. جى. پریچارد از کالج مانهاتان به عنوان مؤلف همکار به تیم فاکس - مک‏دونالد ملحق شده است. پروفسور پریچارد، کل متن دست نویس را به‏ دقت و جزء به جزء بازنگرى کردند. حاصل این بازنگرى، واضح‏تر کردن و بهبود بحث‏ها، افزودن مثال‏هاى فیزیکى متعدد، و فراهم کردن کتاب کارهاى Excel بود که به‏ همراه 45 مثال درسى و بیش از 300 مسأله انتهاى فصل آمده است. مشارکت و نقش ایشان فوق‏ العاده بوده است.
این ویرایش (6) شامل 1315 مسأله انتهاى فصل است. بسیارى از این مسائل ترکیبی ‏اند و شامل چندین قسمت می ‏باشند. بیشتر کتاب به‏ گونه‏اى تألیف شده است که نیازى به این نباشد که تمام قسمت‏ها را بلافاصله انتقال داد، و تقریبا 25 درصد قسمت‏هاى فرعى براى بررسى پرسش‏هاى " ? "what if طراحى شده ‏اند.
در حدود 300 مسأله یا جدید می ‏باشند یا در این ویرایش، اصلاح شده‏ اند، و بسیارى نیز شامل قسمت‏هایى هستند که براى تحلیل به ‏کمک یک برنامه صفحه گسترده مناسب می ‏باشند. براى تشخیص این مسائل، در حاشیه آنها از نماد CD استفاده شده است. بسیارى از این مسائل به ‏گونه‏اى طراحى شده‏ اند که برنامه کامپیوترى اِکسل براى آسان کردن و تشویق دانشجویان در حل مسائل "what if?" ، بررسى پارامترى حل تک نقطه‏اى را به‏ دست می ‏دهد. کتاب کارهاى اِکسل که توسط پروفسور پریچارد تهیه شده ‏اند، به‏ طور قابل ملاحظه‏اى به این روند کمک می کنند. همچنین، پیوست جدیدى تحت عنوان "مرور مختصرى بر Excel" به CD اضافه شده است. در این ویرایش، تعداد زیادى مسائل باز (Open ended) وجود دارد. برخى از مسائل تأمل برانگیز می‏باشند که قصد در آزمایش درک مفاهیم اساسى دارد، و برخى دیگر نیازمند تأمل بدیع، ترکیب، و / یا بررسى مفصل هستند. امیدواریم که این مسائل باعث ترغیب هر استاد در بسط و استفاده از مسائل باز بیشترى شود.
حل ‏المسائل ویرایش ششم از همان شیوه ویرایش‏هاى قبلى پیروى می ‏کند: این راهنما شامل حل کامل و مفصّل هر یک از 1315 مسأله انتهاى فصل است.
سبک و اصول حل هر مسأله مانند حل مثال‏هاى داخل متن کتاب است. هر حل با معادله ‏هاى حاکم شروع می ‏شود، فرض‏ها به‏ طور واضح بیان می ‏شوند، معادله ‏هاى حاکم به‏ معادله‏ هاى محاسباتى تبدیل می ‏شوند، نتیجه‏اى جبرى به ‏دست می ‏آید، و سرانجام با جایگذارى مقادیر عددى، پاسخ کمّى محاسبه می ‏شود. این حل‏ها را می ‏توان براى کلاس درس یا استفاده در کتابخانه تکثیر کرد، که کار حل مسأله را براى استاد حذف می ‏کند.
مسائل هر فصل، طبق موضوع، و درون هر موضوع معمولاً از آسان به ‏دشوار مرتب شده‏ اند. این کار باعث می ‏شود که استاد بتواند براى هر بخش از کتاب، مسائل تکلیفى (انتهاى فصل) را در سطح مناسبى از دشوارى تعیین کند. راهنماى مسائل کتاب بر روى CD موجود است که بعد از دریافت کتاب درسى می ‏توان با درخواست قبلى آن را مستقیما از ناشر دریافت کرد. به ‏وب سایت کتاب در www. Wiley.com / college / fox مراجعه کرده و نسخه آنلاین (online) داراى گذر واژه را درخواست کنید، یا به ‏سایت www. Wiley.com / college رجوع کنید تا نماینده محلى خود در wiley را یافته و راهنماى مسائل را در شکل CDدرخواست کنید.
در جایى که لازم دیدیم، به‏جاى آزمایش‏هاى آزمایشگاهى سنتى از مسائل طراحى باز (Openended) استفاده کرده ‏ایم. براى کسانى که تجهیزات آزمایشگاهى کاملى ندارند، براى حل این مسائل، دانشجویان می‏توانند به‏ صورت گروهى کار بکنند. مسائل طراحى باعث تشویق دانشجویان براى صرف زمان بیشتر در بررسى کاربردهاى اصول مکانیک سیالات در طراحى تجهیزات و سیستم‏ها می ‏شود. در ویرایش ششم، مسائل طراحى در مسائل انتهاى فصل آمده ‏اند.
براى در برگرفتن داده‏ هاى مربوط به ‏شوک‏هاى مایل و امواج انبساطى، نمایش توابع جریان براى جریان تراکم ‏پذیر در پیوست هـ بسط یافته ‏اند. حالت‏هاى بسط یافته هر جدول در این پیوست را می ‏توان ازکتاب کار اِکسل پرینت گرفت، از جمله جداول گازهاى ایده ‏آل غیر از هوا.
براى نمایش و شرح اصول پایه مکانیک سیالات، فیلم‏هاى ویدئویى ارزشمندى در دسترس می ‏باشند. این فیلم‏هاى ویدئویى، در جایى که استفاده از آنها مناسب باشد، در پاورقى کتاب آمده ‏اند. همچنین، فهرست آنها در پیوست ج آورده شده است.
هنگامى که دانشجویان، درس مکانیک سیالات را به اتمام مى‏رسانند، ما انتظار داریم که بتوانند معادله ‏هاى حاکم را براى انواع مختلف مسائل، از جمله مسائلى که قبلاً با آنها مواجه نشده ‏اند، به ‏کار برند. در ویرایش ششم براى کمک به دانشجویان در مدلسازى انواع پدیده ‏هایى که در موارد جریان سیال واقعى روى می ‏دهند، در سراسر کتاب بر مفاهیم فیزیکى بسیار تأکید شده است. استفاده از "فرمول‏هاى جادویى" را به ‏حداقل رسانده‏ ایم و بر روش قاعده‏ مند و بنیادى در حل مسأله تأکید کرده ‏ایم. با پیروى از این دستور، معتقدیم که توانایى دانشجویان در حل مسائل بالا رفته و می ‏توانند مسائل نسبتا چالش برانگیز را حل کنند.
این کتاب می تواند به‏ خوبى براى مطالعه آزاد و مستقل دانشجویان یا مهندسان مجرب و با تجربه مورد استفاده قرار گیرد. ساده بودن متن و مثال‏هاى واضح آن به‏ ایجاد اعتماد به‏ نفس در حل مسائل کمک می کند. پاسخ بسیارى از مسائل عددى در انتهاى کتاب آورده شده است.

قبول داریم که هیچ روش تنهایى نمی ‏تواند تمام نیازها را برآورده کند، و از بسیارى از دانشجویان و اعضاى دانشکده، که نظرات آنها به ‏بهبود ویرایش‏هاى قبلى این کتاب کمک شایانى کرده است، سپاسگزار هستیم. بویژه، از اشخاص زیر که ویرایش ششم را بازنگرى کرده ‏اند بسیار سپاسگزاریم:
Mark A. Cappeli of Stanford University.
Edward M. Gates of California State Polytechnic University (Pomona).
Jay M. Khodadadi of Auburn University,
Tim Lee of McGill University,
S. A. Sherif of University of Florida.
ما مشتاقانه به‏ دنبال ارتباط متقابل مداوم با این اشخاص و سایر همکارانى که از این کتاب استفاده می ‏کنند هستیم.
ما از حمایت بی‏دریغ همسرانمان، Beryl ، Tania ، و Penelope سپاسگزارى می ‏کنیم. آنها از تمام ساعت ‏هایى که صرف این کتاب شد، کاملاً مطلع بودند!
مؤلفان این کتاب از پیشنهادات و یا انتقادات استفاده ‏کنندگان علاقه ‏مند این کتاب استقبال می ‏کنند.
رابرت. دبلیو. فاکس
آلن. تى. مک دونالد
فیلیپ. جى. پریچارد
.................................................................................................................................
مقدمه مترجم
مکانیک سیالات از دروس اصلى و بسیار مهم رشته‏ هاى مهندسى بویژه رشته مهندسى مکانیک است. منابع و مراجع بسیارى براى این درس موجود است که پاره‏اى از آنها ترجمه و پاره‏اى دیگر ترجمه نشده‏اند. مکانیک سیالات تألیف پروفسور فاکس و همکاران وى، یکى از اصلی ‏ترین مراجع این درس در جهان به‏شمار می ‏رود و با اندکى مطالعه مى‏توان به‏ پُربار بودن کتاب پى برد. مدت زمانى است که کتاب‏هاى مرجع با ترجمه نادرست و اشتباهات آشکار روانه بازار کتاب مى‏شوند که متأسفانه فروش پاره‏اى از آنها با استقبال گسترده‏اى مواجه شده است. از این رو، بر آن شدم تا کتاب‏هاى مرجعى را که مورد نیاز دانشجویان است ترجمه کنم. سخت معتقدم که ترجمه بنده نیز خالى از اشتباه نیست، ولى تمام تلاش من بر این بوده که منظور واقعى مؤلف رسانده شود. امیدوارم که این اثر مورد استقبال دانشجویان و اساتید محترم قرار گیرد.
و شایسته است که از حمایت‏هاى فراوان همسر گرانقدرم در حین ترجمه و بازخوانى کمال قدردانى را داشته باشم.
و درود بی‏کران بر استاد بزرگوارم جناب دکتر بهرام پوستى که همواره الگوى اخلاقى و کارى من می ‏باشند.
فرزاد محبّى
.................................................................................................................................
فهرست مطالب
فصل 1 مقدمه 1
1-1 نکاتى با دانشجویان 2
2.1 تعریف سیال 3
3.1 حوزه فعالیت مکانیک سیالات 3
4.1 معادله‏ هاى اصلى 4
5.1 روش‏هاى تحلیل 4
سیستم و حجم‏ کنترل 4
روش دیفرانسیل- انتگرال 5
روش‏هاى توصیف 6
6.1 ابعاد و آحاد 6
دستگاههاى ابعاد 7
دستگاههاى آحاد 7
دستگاههاى آحاد مرجّح 8
7.1 خلاصه 8
مسائل 8
فصل 2 مفاهیم بنیادى 11
1.2 سیال به ‏عنوان یک پیوستار 12
2-2 میدان سرعت 13
جریانهاى یک، دو و سه ‏بعدى 13
خط زمان، خط مسیر، رگه و خط جریان 14
3.2 میدان تنش 15
4.2 ویسکوزیته 17
سیال نیوتنى 17
سیالات غیرنیوتنى 19
5.2 کشش سطحى 19
6.2 توصیف و رده ‏بندى حرکت‏هاى سیال 21
جریان‏هاى ویسکوز و ناویسکوز 21
جریان لایه‏اى و جریان متلاطم 23
جریان‏هاى تراکم ‏پذیر و تراکم ‏ناپذیر 24
جریان‏هاى داخلى و خارجى 25
7.2خلاصه 25
مراجع 25
مسائل 26
فصل 3 استاتیک سیالات 33
1.3 معادله‏ هاى اصلى استاتیک سیالات 34
2.3 جوّ استاندارد 36
3-3 تغییر فشار در یک سیال ساکن 36
مایعات تراکم‏ ناپذیر: فشارسنج‏ها 36
گازها 40
4.3 سیستم‏هاى هیدرولیک 41
5.3نیروى هیدروستاتیک وارد بر سطوح غوطه ‏ور 41
نیروى هیدروستاتیکى وارد بر یک سطح غوطه‏ ور
مسطح 41
نیروى هیدروستاتیک وارد بر سطح غوطه ‏ور خمیده 45
6.3 شناورى و پایدارى 48
7.3 سیالات در حرکت جسم صلب گونه (برروى CD) 50
8.3 خلاصه 50
مراجع 50
مسائل 50
فصل 4 صورت انتگرالىِ معادله ‏هاى اصلى براى
حجم‏ کنترل 63
1.4 قوانین اصلى براى یک سیستم 64
پایستگى جرم 64
قانون دوم نیوتن 64
اصل تکانه زاویه‏اى 64
قانون اول ترمودینامیک 64
قانون دوم ترمودینامیک 64
2.4 رابطه استنتاجهاى سیستم با فرمول‏بندى
حجم‏ کنترل 65
استنتاج 65
تفسیر فیزیکى 66
3.4 پایستگى جرم 67
حالتهاى خاص 68
4-4 معادله تکانه براى حجم ‏کنترل لخت 71
تحلیل دیفرانسیلى حجم ‏کنترل 79
حجم‏ کنترلى که با سرعت ثابت حرکت می ‏کند 81
5.4 معادله تکانه براى حجم‏ کنترلى که با شتاب راستخط
حرکت می ‏کند 83
6.4 معادله تکانه براى حجم‏ کنترلى که با شتاب دلخواه
حرکت می ‏کند (به CD و براى ترجمه آن به پیوست
مراجعه شود - مترجم) 87
7.4 اصل تکانه زاویه‏اى 87
معادله ‏اى براى حجم ‏کنترل ثابت 87
معادله حجم ‏کنترل دوار (به CD و براى ترجمه آن به
پیوست مراجعه شود 90
8.4 قانون اول ترمودینامیک 90
آهنگ کار انجام شده توسط حجم‏ کنترل 90
معادله حجم ‏کنترل 91
9.4 قانون دوم ترمودینامیک 94
10.4 خلاصه 94
مسائل 94
فصل 5 مقدمه‏اى بر تحلیل دیفرانسیلى
حرکت سیال 117
1.5 پایستگى جرم 118
دستگاه مختصات قائم (دکارتى) 118
دستگاه مختصات استوانه‏اى 121
2.5 تابع جریان براى جریان تراکم‏ ناپذیر دوبعدى 123
3.5 حرکت ذره سیال (سینماتیک) 125
انتقال سیال: شتاب ذره سیال در یک میدان
سرعت 125
چرخش سیال 128
تغییرشکل سیال 131
4.5 معادله تکانه 133
نیروهاى وارد بر یک ذره سیال 133
معادله دیفرانسیلى تکانه 134
سیال نیوتنى: معادله ‏هاى ناویر-استوکس 134
5-5 خلاصه 139
مراجع 139
مسائل 139
فصل 6 جریان تراکم ‏ناپذیر ناویسکوز 147
1.6 معادله تکانه براى جریان بى‏اصطکاک: معادله
اویلر 148
2.6معادله ‏هاى اویلر در مختصات خط جریان 148
3.6معادله برنولى - انتگرال‏گیرى از معادله اویلر در امتداد
یک خط جریان براى جریان پایا 150
استنتاج با استفاده از مختصات خط جریان 150
استنتاج با استفاده از مختصات قائم 151
فشارهاى استاتیکى، سکون و دینامیکى 152
کاربردها 153
تذکراتى در مورد استفاده از معادله برنولى 156
4.6 تفسیر معادله برنولى به‏عنوان یک معادله انرژى 157
5.6 خط شیب انرژى و خط شیب هیدرولیکى 159
6-6 معادله برنولى ناپایا - انتگرال‏گیرى از معادله اویلر در
امتداد خط جریان 160
7.6 جریان بی ‏چرخش 160
8.6 خلاصه 161
مراجع 161
مسائل 161
فصل 7 تحلیل ابعادى و تشابه 173
1.7 بی ‏بعد کردن معادله ‏هاى دیفرانسیلى اصلى 174
2.7 ماهیت تحلیل ابعادى 175
3.7 قضیه پی ‏بوکینگهام 176
4.7تعیین گروه‏هاى P 177
5.7 گروه‏هاى بی ‏بعد مهم در مکانیک سیالات 180
6.7تشابه جریان و مطالعات مدل 181
تشابه ناکامل 183
مقیاس‏ بندى با پارامترهاى وابسته چندگانه 187
توضیحاتى در مورد آزمایش مدل 188
7-7 خلاصه 189
مراجع 189
مسائل 190
فصل 8 جریان داخلى تراکم ‏ناپذیر ویسکوز 197
1.8 مقدمه 198
قسمت الف: جریان لایه‏اى کاملاً فراگیر 199
2.8 جریان لایه‏اى کاملاً فراگیر بین صفحات موازى
نامتناهى. هر دو صفحه ساکن هستند 199
توزیع تنش برشى 200
آهنگ جریان حجمى 200
آهنگ جریان به ‏صورت تابعى از افت فشار 201
سرعت متوسط 201
نقطه ماکزیمم سرعت 201
تبدیل مختصات 201
صفحه بالایى با سرعت ثابت Uحرکت می ‏کند 202
توزیع تنش برشى 203
آهنگ جریان حجمى 203
سرعت متوسط 203
نقطه ماکزیمم سرعت 203
3.8 جریان لایه‏اى کاملاً فراگیر در لوله 205
توزیع تنش برشى 207
آهنگ جریان حجمى 207
آهنگ جریان به‏صورت تابعى از اُفت فشار 207
سرعت متوسط 207
نقطه ماکزیمم سرعت 207
قسمت ب: جریان در لوله‏ها و مجراها 208
4.8 توزیع تنش برشى در جریان کاملا فراگیر در لوله 208
5.8 نمایه ‏هاى سرعت متلاطم در جریان کاملا فراگیر در
لوله 209
6.8 ملاحظات انرژى در جریان داخل لوله 211
ضریب انرژى جنبشى 211
اُفت هد 212
7.8محاسبه افت هد 212
افتهاى اصلى: ضریب اصطکاک 212
افتهاى فرعى 215
پمپ‏ها، فن‏ها، و دمنده‏ها در سیستم‏هاى سیالى 219
مجراهاى غیردایره‏اى 220
8-8 حل مسائل جریان در لوله 220
سیستم‏هاى تک‏مسیر 221
سیستم‏هاى چند مسیره 229
قسمت ج. اندازه‏گیرى جریان 233
9.8 روش‏هاى مستقیم 233
10.8 جریان‏سنج‏هاى مقیّد براى جریان‏هاى داخلى 233
صفحه اُریفیس 235
شیپوره جریان‏سنج 236
ونتورى 237
سنجه جریان لایه‏اى 238
11.8 جریان‏سنج‏هاى خطى 240
12.8 روش‏هاى پیمایشى241
13.8 خلاصه 242
مراجع 242
مسائل 243
فصل 9 جریان خارجى تراکم‏ناپذیر ویسکوز 261
قسمت الف. لایه‏هاى مرزى 262
1.9 مفهوم لایه مرزى 262
2.9 ضخامت‏هاى لایه مرزى 263
3.9لایه مرزى لایه‏اى بر روى صفحه مسطح: حل
دقیق 265
4.9معادله انتگرال تکانه 265
5.9 استفاده از معادله انتگرال تکانه براى جریان با شیب
فشار صفر 268
جریان لایه‏اى 269
جریان متلاطم 271
6.9 شیب‏هاى فشار در جریان لایه مرزى 272
قسمت ب جریان سیال حول اجسام غوطه ‏ور 275
7.9 نیروى کشش 275
جریان عبورى بر روى صفحه مسطحِ موازى با جریان:
نیروى کشش اصطکاکى 276
جریان بر روى صفحه مسطح عمود بر جریان: نیروى
کشش فشارى 277
جریان بر روى کره و استوانه: نیروى کشش اصطکاکى و
فشارى 278
آیرودینامیکى کردن 282
8.9 نیروى بالابر 284
9-9 خلاصه 295
مراجع 296
مسائل 297
فصل 10 ماشین‏هاى سیالى 313
1.10 معرفى و دسته‏بندى ماشین‏هاى سیالى 314
ماشین‏هایى که روى سیال کار انجام می ‏دهند 314
ماشین‏هایى که از یک سیال کار (توان)
می ‏گیرند 315
2.10 حوزه پوشش 316
3.10 تحلیل توربوماشین‏ها 317
اصل تکانه زاویه‏اى 317
معادله توربوماشین اویلر 317
نمودارهاى سرعت 318
توان هیدرولیکى 322
4.10 مشخصه‏هاى عملکرد 323
پارامترهاى عملکرد 323
تحلیل ابعادى و سرعت ویژه 330
قوانین تشابه 333
حفره‏زایى و هد مکش مثبت خالص 336
5.10 کاربرد در سیستم‏هاى سیالى 338
ماشین‏هایى که بر روى سیال کار انجام
می ‏دهند 339
ماشین‏هایى که از سیال کار (توان) می ‏گیرند 358
6.10 خلاصه 364
مراجع 364
مسائل 365
فصل 11 مقدمه ‏اى بر جریان تراکم ‏پذیر 377
1.11 مرورى بر ترمودینامیک 378
2.11 انتشار امواج صوتى 381
سرعت صوت 381
انواع جریان - مخروط ماخ 383
3.11حالت مرجع: خواص سکون تک‏آنتروپیک
محلى 385
خواص سکون تک آنتروپیک محلى 385
4.11 حالت‏هاى بحرانى 389
5.11 خلاصه 389
مراجع 390
مسائل 390
فصل 12 جریان تراکم ‏پذیر 395
1.12 معادله ‏هاى اصلى براى جریان تراکم ‏پذیر
یک‏ بعدى 396
2.12 جریان تک‏آنتروپیک گاز ایده ‏آل - تغییر سطح مقطع
عرضى 397
جریان فروصوتى، 1 > M
جریان فراصوتى، 1 < M
جریان صوتى، 1 = M
حالت‏هاى مرجع سکون و بحرانى براى جریان
تک‏آنتروپیک گاز ایده‏آل 400
جریان تک‏آنتروپیک در یک شیپوره همگرا 403
جریان تک‏آنتروپیک در یک شیپوره
همگرا-واگرا 407
3.12 جریان در یک مجراى با مساحت مقطع عرضى
ثابت با اصطکاک 410
معادله ‏هاى اصلى براى جریان بی ‏دررو 410
جریان بی ‏دررو: خط فانو 411
توابع جریان خط فانو براى جریان یک‏بعدى گاز
ایده ‏آل 414
جریان تک دما (به CD و براى ترجمه کامل آن به
پیوست انتهاى کتاب 418
4.12 جریان بی ‏اصطکاک در یک مجرا با مقطع عرضى
ثابت با تبادل گرما 418
معادله ‏هاى اصلى براى جریان با تبادل گرما 418
خط رایلى 418
توابع جریان خط رایلى براى جریان یک‏بعدى گاز
ایده ‏آل 421
5.12 شوک قائم 424
معادله ‏هاى اصلى براى شوک قائم 424
توابع جریان شوک قائم براى جریان یک ‏بعدى گاز
ایده ‏آل 426
6.12 جریان فراصوتى درون کانال با شوک 428
جریان در شیپوره همگرا- واگرا 428
پخش‏کن فراصوتى (به CD و براى ترجمه آن
به ‏پیوست انتهاى کتاب 430
7.12 شوک‏هاى مایل و موج‏هاى انبساطى 430
شوک مایل 430
موج‏هاى انبساطى تک‏آنتروپیک 435
8.12 خلاصه 440
مراجع 441
مسائل 441
پیوست الف داده‏ هاى خواص سیال 453
پیوست ب معادله‏ هاى حرکت در مختصات استوانه‏اى 467
پیوست ج فیلم‏هاى ویدئویى مکانیک سیالات 468
پیوست د منحنى‏هاى عملکرد منتخب پمپ‏ها و فن‏ها 470
پیوست ه توابع جریان براى محاسبه جریان تراکم‏پذیر 481
پیوست و تحلیل خطاى آزمایشى (تجربى) 492
پیوست ى واحدهاى SI ، پیشوندها و ضرایب تبدیل 498
ترجمه مطالب مرتبط CD 501
پاسخ مسائل منتخب 543