جزوه مکانیک سیالات ۱ دانشگاه امیرکبیر
جزوه مکانیک سیالات ۱ دانشگاه امیرکبیر
مکانیک سیالات به بررسی رفتار مکانیکی شاره ها می پردازد. این مبحث تعمیم مکانیک نیوتنی اجسام به محیط های پیوسته است. موضوع دینامیک و مکانیک شاره ها در مهندسی و بخصوص مهندسی مکانیک یکی از مباحث مهم و پر کاربرد است.
شاید بتوان ارشمیدس را اولین فردی که اقدام به فرمول بندی و منظم سازی سیالات کرد ، نام برد . هنگامیکه در حال مطالعه استاتیک سیالات و نیروی شناوری بود ، آنها را فرمول بندی کرد و امروزه از آن به عنوان فرمول ارشمیدس یاد می کنیم.
ایده ها و اکتشافات لئوناردو داوینچی ، نقاش مشهور ایتالیایی ، نیز در پیشرفت علم سیالات تاثیرات غیرقابل انکاری گذاشته است. داوینچی معتقد بود که جریان آب را می توان به طور گسترده ای تفسیر نمود. هم چنین باید امواج و پیچش ها ، آبشار و نیز نیروی تخریبی آب، اجسام شناور ، جریان ها ، و نیز جریان در تیوب ها و مجاری ها ، همه باید مورد بررسی قرار گیرند. او اولین کسی بود که شکلی از “جریان” را یافت که حداقل مقاومت را دارد. دامنه تاثیر پذیری از داوینچی تا به امروزه نیز می رسد.
از پیش بینی های موثر وی می توان به کشش جت و نیز بررسی فرو ریختن آب در آبشار اشاره نمود. علاوه بر این، وی به مشاهده جریان داخلی اجسام شناور در آب پرداخت و به نمایش درآوردن جریان را امتحان کرد. بی اغراق نیست که پیشرفت تحقیقات در حوزه دینامیک سیال را مدیون او بدانیم .
احتمالا تا حالا متوجه شده اید که بررسی سیال عموما در دو حوزه صورت میگیرد:
- استاتیک
- دینامیک
استاتیک سیالات یا هیدرواستاتیک شاخه ای از سیالات است که آن ها را در حالت ایستا ( نه در حرکت ) بررسی و آنالیز می کند. هیدرواستاتیک بسیاری از پدیده هایی که ما روزانه با آن ها روبه رو می شویم را توجیه می کند. به مانند تغییر فشار همراه با تغییر ارتفاع ، چرایی شناور ماندن چوپ بر روی آب و عدم فرورفتن آن ، مسطح بودن سطح سیال فارغ از شکل ظرف آن . هیدرواستاتیک پایه ی علم هیدرولیک است و با حوزه های علمی مختلف دیگری همچون پزشکی (در بررسی فشار خون) ، ژئوفیزیک و … ارتباط دارد .
دینامیک سیالات با سیال در حال حرکت ( پویا ) سر و کار دارد و یک ساختار منظم و سیستماتیک را برای حل مسئله های مختلف (مانند جریان سنجی) ارایه میدهد. دینامیک سیالات خود به زیر شاخه های تحقیقاتی متنوعی همچون آیرو دینامیک ، که همان بررسی گاز ها در حرکت است و هیدرو دینامیک ، که بررسی مایعات در حال حرکت است ، تقسیم می شود. کارکرد های دینامیک سیالات بسیار گسترده است به طور مثال اندازه گیری نیرو ها و گشتاور های وارده بر هواپیما و موشک ها ، به دست آوردن دبی جرمی مواد (مانند نفت) در خطوط لوله ، پیش پینی وضع هوا و …
