دانلود کتاب مکانیک سیالات فاکس فارسی-ویرایش جدید
این متن برای دوره مقدماتی مکانیک سیاالت نوشته دانلود کتاب مکانیک سیالات فاکس ترجمه فارسی است. رویکرد ما به این -“”
)(،
ً “” ً :
• ))
• ))
• ))
• ))
• ))
• ))
• ))
• ))
• ))
:
• : ً • : • : • : )))( )( (. ( ( • : :
• : ً ً • : ً ٪ً • /: ً /• : • : • : • ):)
: • :یک آموزش آنالین است که توسط فیلیپ پریچارد تهیه شده است که به دانش
آموزان در استفاده از اکسل برای حل مشکالت پایان فصل کمک می کند.
• محتوای فصل 12 تکمیلی: این مطالب پیشرفته مربوط به فصل 12 مقدمه ای بر جریان سیال تراکم پذیر است.
منابع برای مربیان
• راهنمای راه حل ها: راهنمای راه حل ها حاوی یک راه حل دقیق برای تمام مشکالت تکالیف است. دشواری راه حل مورد
انتظار نشان داده دانلود کتاب مکانیک سیالات فاکس ترجمه فارسی است، و هر راه حل به همان روش سیستماتیک مانند
راه حل های مثال در متن چاپ شده آماده می
شود. هر راه حل از معادالت حاکم شروع می شود، مفروضات را به وضوح بیان می کند، معادالت حاکم را به معادالت محاسباتی
تقلیل می دهد، یک نتیجه جبری به دست می آورد و در نهایت مقادیر عددی را جایگزین می کند تا پاسخ کمی به دست آید.
راهحلها ممکن است برای استفاده در کالس درس یا کتابخانه تکثیر شوند و زحمت حل مسئله را برای مربی حذف کنند.
• سؤاالت ارزیابی هدف یادگیری: اینها سؤاالتی هستند که مستقیماً برای ارزیابی اینکه آیا دانش آموزان به اهداف آموزشی فصل
دست یافته اند یا خیر، طراحی شده اند. از اینها می توان در بحث های درون کالسی و تکالیف تعیین شده استفاده کرد.
• کلید مشکل: کلید مطابقت بین مشکالت این ویرایش دهم و مواردی که از ویرایش نهم شماره گذاری مجدد شده اند را فراهم
می کند.
• اسالیدهای سخنرانی پاورپوینت: اسالیدهای سخنرانی مفاهیم کتاب را تشریح می کند و شامل تصاویر و معادالت مناسب می
باشد.
• گالری تصاویر: تصاویر از متن در قالب مناسب برای گنجاندن در ارائه سخنرانی گرفته شده است.
• نمونه سیالبس: سیالبس های مناسب برای استفاده در تدریس درس یک ترم مکانیک سیاالت ارائه شده است. مربیانی که
برای اولین بار حضور دارند، اینها را راهنمای مفیدی برای ایجاد تاکید مناسب بر موضوعات مختلف خواهند یافت.
• مشکالت فقط مربی: اینها معموالً مشکالت جدیدی هستند که فقط در دسترس مربی هستند و می توانند به عنوان چالش
های جدید برای دانش آموزان تعیین شوند.
• مشکالت طراحی: مجموعه ای از مسائل طراحی با پایان باز برای فصل های مناسب ایجاد شده است. آنها برای ادغام مطالب
در فصل طراحی شده اند و انتظار می رود برای دانش آموزانی که در تیم های کوچک کار می کنند یک تا دو هفته از زمان
تکالیف خود استفاده کنند.
• محتوای فصل 12 تکمیلی: این مطالب مربوط به جریان Fanno ،جریان Rayleigh و جریان تراکم پذیر دوبعدی است که
برای نسخه های قبلی توسعه داده شده بود.
قدردانی ها
این ویرایش دهم به تکامل این متن کالسیک ادامه میدهد تا نیازهای دانشآموزان و مربیان مکانیک سیاالت را برآورده کند.
این سنت ارائه یک مقدمه صحیح آموزشی به موضوع مایعات است که توسط نویسندگان اصلی، رابرت فاکس و آلن مک دونالد
ایجاد شده است. تمرکز آنها بر مبانی پایه ای را برای دانش آموزانی که فقط یک درس در سیاالت می گذرانند یا به تحصیل
مکانیک سیالات
ادامه می دهند، فراهم می کند. جنبه های اساسی پوشش داده شده به دانش آموزان مقدمه ای با کاربرد مکانیک سیاالت در
عمل می دهد و تمرکز بر اصول اساسی پایه ای محکم برای مطالعه بیشتر می دهد.
حتی با وجود اینکه نویسندگان اصلی با نسخههای بعدی درگیر نبودهاند، ما سعی کردهایم اشتیاق آنها را نسبت به موضوع و
بینش شخصی آنها در مورد رفتار سیال حفظ کنیم. نظرات آنها ابعادی را اضافه می کند که معموالً در کتاب های درسی یافت
نمی شود و درک دانش آموزان را از این موضوع مهم افزایش می دهد.
در طول سالها، بسیاری از دانشجویان و اساتید توصیهها و بینشی ارائه کردهاند که چاپهای بعدی این کتاب را شکل داده است.
بنابراین، نسخه فعلی حاوی نظرات بسیاری از مربیان و محققان در زمینه مایعات است که مکمل و حمایت از رویکرد نویسندگان
اصلی است.
قدردانی از همه مشارکت کنندگان به صورت جداگانه امکان پذیر نیست، اما تالش جمعی آنها برای موفقیت این متن بسیار مهم
بوده است. اخیراً، فیلیپ جی. پریچارد، نویسنده نسخه قبلی، پیشرفت های قابل توجهی را معرفی کرده و صفحات گسترده اکسل
مورد استفاده برای راه حل های مثال را توسعه داده است. پیشنهادهای ارزشمندی برای به روز رسانی نسخه قبلی توسط Tom
Acker ،Banerjee Arindam ،Cappelli Mark ارائه شده است. یون جونگ چای، ملیندا کلر، کریستوفر پاسکوال، فیلیپ
سوکوسکی، سندی کی تانگ و پاولوس والخوس. ما امیدواریم که همکاران و دیگرانی که از این کتاب استفاده میکنند به ارائه
نظرات خود ادامه دهند، زیرا مشارکت آنها برای حفظ کیفیت و ارتباط این کار ضروری است.
جان دبلیو میشل
مارس، 2019
فصل 1
چالش ها و مسائل
تعریف سیال: معادالت اساسی
1.1 شرایطی را شرح دهید که مواد زیر را می توان مایع در نظر گرفت.
تار عسل
موم پروپان
دی اکسید کربن آب دریا
شن خمیر دندان
2.1 هر یک از پنج قانون اساسی حفاظت را که در بخش 2.1 بیان شده است، به عنوان یک سیستم بیان کنید.
روش های تحلیل
3.1 بشکه پمپ الستیک دوچرخه در حین استفاده کامالً گرم می شود. مکانیسم های مسئول افزایش دما را توضیح دهید.
4.1 در آزمایش کنترل آلودگی، ذرات جامد کوچک )جرم معمولی 1 × 10-13 راب( در هوا ریخته می شوند. سرعت نهایی
ذرات 0 2 فوت بر ثانیه اندازه گیری می شود. کشش این ذرات با kV =FD داده می شود که V سرعت ذره آنی است. مقدار
ثابت k را پیدا کنید. زمان الزم برای رسیدن به 99 درصد سرعت ترمینال را پیدا کنید.
5.1 یک محموله موشک با وزن 2000 پوند بر روی زمین به ماه فرستاده می شود. شتاب ناشی از گرانش در ماه 1/6 شتاب
زمین است. جرم محموله روی زمین و ماه و وزن محموله روی ماه را بر حسب واحدهای SI ،BG ،EE تعیین کنید.
6.1 انگلیسی ها کمان بلند را به عنوان یک سالح پس از دوره قرون وسطی کامل کردند. در دستان یک کماندار ماهر، کمان
بلند در بردهای 100 متر یا بیشتر به دقت معروف بود. اگر حداکثر ارتفاع یک تیر در حین حرکت به سمت هدفی در فاصله
100 متری از کماندار کمتر از 10=h متر باشد و از مقاومت هوا غافل شود، سرعت و زاویه ای که تیر باید از کمان خارج شود
را تخمین بزنید. سرعت رهاسازی و زاویه مورد نیاز را بر حسب ارتفاع h رسم کنید.
7.1 هوا در شرایط جوی استاندارد با سرعت 20 فوت بر ثانیه به ورودی قطر 6 اینچی کمپرسور هوا وارد می شود. هوا فشرده
شده و کمپرسور را از طریق یک خروجی با قطر 6 اینچ در 80 psia و 150 فارنهایت ترک می کند. سرعت جریان جرمی هوا
و سرعت خروج را تعیین کنید.
8.1 جریان آب 5.4 s/Slug در 60 F وارد کندانسور توربین بخار می شود و در 140 F خارج می شود. نرخ انتقال حرارت
)hr/Btu )را تعیین کنید.
9.1 وزن )N )و حجم مخصوص یک متر مکعب هوا را در 101 کیلو پاسکال و 15 درجه سانتیگراد تعیین کنید. اگر هوا در
فشار ثابت تا 10 -درجه سانتیگراد خنک شود، حجم مخصوص را تعیین کنید.
10.1 وزن مخصوص، حجم مخصوص و چگالی هوا را در 40 فارنهایت و 50 psia در واحدهای BG تعیین کنید. وزن مخصوص،
حجم مخصوص و چگالی را زمانی که هوا به صورت ایزنتروپیک به 100 psia فشرده می شود، تعیین کنید.
11.1 ابعاد و واحدها
برای هر کمیت فهرست شده، ابعاد را با استفاده از جرم به عنوان بعد اولیه مشخص کنید و واحدهای SI و انگلیسی معمولی را
ارائه دهید:
)الف( قدرت
)ب( فشار
ج( مدول االستیسیته
د( سرعت زاویه ای
)ه( انرژی
و( لحظه یک نیرو
)ز( تکانه
)ح( تنش برشی
)i )کرنش
)ی( تکانه زاویه ای
12.1 برای هر کمیت فهرست شده، ابعاد را با استفاده از نیرو به عنوان بعد اصلی مشخص کنید و واحدهای SI و انگلیسی
جایی که At ناحیه گلوگاه نازل )(ft2 ،p0 فشار مخزن تامین )psia )و T0 دمای هوا در مخزن )R o )است. ابعاد و واحدهای
ثابت 38.2 را تعیین کنید. معادله معادل را در واحدهای SI تعیین کنید.
14.1 میانگین مسیر آزاد λ یک مولکول گاز میانگین مسافتی است که قبل از برخورد با مولکول دیگر طی می کند. توسط آن
داده می شود
که m و d به ترتیب جرم و قطر مولکول هستند و ρ چگالی گاز است. ابعاد ثابت C را برای یک معادله با ابعاد ثابت تعیین کنید.
15.1 چگالی نمونه آب دریا 99.1 ft3/Slug است. مقدار چگالی را در واحدهای SI و EE و مقدار وزن مخصوص را در
واحدهای SI ،BG و EE تعیین کنید.
ضرایب تبدیل را برای مقادیر زیر برای سرعت جریان حجمی استخراج کنید
.mm3/s به in3/min تبدیل( الف)
)ب( تبدیل گالن در دقیقه )gpm )به s/m3.
)ج( تبدیل gpm به لیتر در دقیقه.
)د( تبدیل فوت مکعب در دقیقه )cfm )به s/m3.
21.1تجزیه و تحلیل خطای تجربی
چگالی هوای استاندارد در آزمایشگاه را از معادله گاز ایده آل حالت محاسبه کنید. اگر عدم قطعیت در اندازه )( (
/)( )( -== = = × – = = )( ≤≤± ±×))/به 70 متر )220 فوت( و قطر پره ها به 35 متر )120 فوت( می رسد. وزن کل تیغه ها، ناسل و برج
حدود 165 تن است. ناسل شامل جعبه دنده و ژنراتور با خطوط انتقال به شبکه در برج است. توربین با این اندازه دارای 5.1
مگاوات است که برای تامین برق حدود 250 خانه در ایاالت متحده کافی است.
انرژی جنبشی باد منبع نیرو برای یک توربین بادی است. با استفاده از بقای رابطه جرم، حداکثر بازده یک توربین بادی 3.59
درصد تعیین شده است. این حداکثر به نام قانون بتز از فیزیکدان آلمانی آلبرت بتز که در سال 1919 این رابطه را به دست
آورد، شناخته می شود. توربین های بادی در مقیاس کاربردی عملی به 75 تا 80 درصد حداکثر می رسند، بنابراین حدود 45
درصد از انرژی موجود باد را استخراج می کنند.
طراحی پرههای توربین از سطوح مسطح مورد استفاده در آسیابهای بادی به شکلهای پروانهای که در توربینهای مدرن دیده
میشود، تکامل یافته است. گام تیغه، که زاویه بین تیغه و باد مقابل است، با افزایش سرعت باد افزایش می یابد. این کار برای
ایجاد تطابق بین باد و سطح تیغه انجام می شود تا باد به ویسکوزی روی تیغه جریان یابد. از آنجایی که سرعت تیغه از هاب به
نوک افزایش مییابد، شکل تیغه بر این دانلود کتاب مکانیک سیالات فاکس ترجمه فارسی
میپیچد تا یک گام ثابت در طول تیغه حفظ شود. چنین طرح هایی باعث می
شود که راندمان باالیی در توربین های بادی به دست آید. مکانیک سیاالت اساسی که در این متن مطالعه خواهیم کرد، مبنای
طراحی آیرودینامیکی وسایلی مانند توربین های بادی را فراهم می کند.
مزرعه توربین بادی
اهداف یادگیری
پس از تکمیل این فصل، باید بتوانید
• تعریف سیال را از نظر فیزیکی توضیح دهید.
• قوانین اساسی مکانیک سیاالت را بیان و توضیح دهید.
• »سیستم« و »حجم کنترل« را تعریف کنید و تفاوت را توضیح دهید.
• ابعاد و واحدهای سیستم های مورد استفاده در مکانیک سیاالت را شرح دهید.
• عدم قطعیت در یک اندازه گیری فیزیکی را برآورد کنید.
1.1 مقدمه ای بر مکانیک سیاالت
به این دلیل تصمیم گرفتیم که عنوان این کتاب درسی را “مقدمه ای بر …” بگذاریم: پس از مطالعه متن، نمی توانید ساده سازی
یک ماشین یا هواپیمای جدید را طراحی کنید، یا یک دریچه قلب جدید طراحی کنید، یا هوای مناسب را انتخاب کنید. استخراج
کننده و کانال کشی برای یک ساختمان 100 میلیون دالری. با این حال، شما درک خوبی از مفاهیم پشت همه اینها و بسیاری
از کاربردهای دیگر ایجاد کرده اید و پیشرفت قابل توجهی در جهت آماده شدن برای کار روی چنین پروژه های پیشرفته مکانیک
سیاالت داشته اید.
برای شروع به سمت این هدف، در این فصل برخی از موضوعات بسیار اساسی را پوشش میدهیم: مطالعه موردی، آنچه مکانیک
سیاالت شامل میشود، تعریف استاندارد مهندسی سیال، و معادالت و روشهای اصلی تجزیه و تحلیل. در نهایت، ما در مورد
برخی از مشکالت رایج دانشجویان مهندسی در زمینه هایی مانند سیستم های واحد و تجزیه و تحلیل تجربی بحث می کنیم.
توجه به دانشآموزان این یک کتاب دانشآموز محور است: ما معتقدیم که برای یک متن مقدماتی کامالً جامع است و دانشآموز
میتواند با موفقیت از آن به صورت خودآموز یاد دهد. با این حال، اکثر دانشجویان از متن همراه با یک یا دو دوره کارشناسی
استفاده می کنند. در هر صورت، مطالعه کامل ً ً ً :
ً )( )(
(