Παρουσίαση/Προβολή

Περιεχόμενο μαθήματος

Ιδιότητες των ρευστών.

Υδροστατική – όργανα μέτρησης πίεσης, δυνάμεις επί επιφανειών, άνωση, ευστάθεια επιπλεόντων σωμάτων.
Κινηματική και δυναμική των ρευστών - μέθοδος Lagrange και Euler, χρονικές παράγωγοι, περιγραφή του πεδίου ροής, παροχές μάζας και όγκου, τροχιές, ινώδεις φλέβες, ροϊκές γραμμές, είδη ροής – ομοιόμορφη, ανομοιόμορφη, μόνιμη, μη μόνιμη, μονο-, δι- και τριδιάστατη. Μακροσκοπικές και διαφορικές εξισώσεις συνέχειας, ορμής και ενέργειας. Εξισώσεις Cauchy, Euler, Bernoulli. 

Δυναμική ροή – εξισώσεις ροϊκών γραμμών, στροβιλότητα, αστρόβιλη ροη, ροϊκή συνάρτηση, εξίσωση Bernoulli για άστρόβιλη ροή, δυναμικό ταχύτητας. Μιγαδικό δυναμικό, θεωρήματα Blasius και Kutta-Joukowski, σύμμορφος μετασχηματισμός. Ροές με δυναμικό σε δύο διαστάσεις – ομοιόμορφη ροή, πηγές και καταβόθρες, κυκλοφορία – ελεύθερες δίνες. Επαλληλία βασικών μορφών ροής – προσομοίωση ροής γύρω από ημιάπειρο σώμα, συζυγία πηγής καταβόθρας, γραμμικό δίπολο, ροή γύρω από κύλινδρο, μέθοδος της εικονικής ροής. Μετασχηματισμός και αεροτομή Joukowski. 

Χρήση λογισμικού επιστημονικών υπολογισμών για την επίλυση προβλημάτων της μηχανικής ρευστών.

Μαθησιακοί στόχοι

Σκοπός του μαθήματος είναι να κατανοήσουν οι φοιτητές τις βασικές αρχές και τους νόμους που διέπουν τη στατική, κινηματική και δυναμική των ρευστών καθώς και τις μεθοδολογίες επίλυσης σχετικών τεχνικών προβλημάτων. Δίδεται έμφαση σε τεχνικά προβλήματα μη-συνεκτικών ροών. Επιδιώκεται η εμπέδωση από τους φοιτητές της φυσικής των φαινομένων, της μαθηματικής προτυποποίησης τους καθώς και της επίλυσης τους με τη βοήθεια λογισμικού προσομοίωσης.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση να:

• Περιγράφει και συνδυάζει τις βασικές φυσικές ιδιότητες των ρευστών.
• Υπολογίζει δυνάμεις πίεσης σε επιφάνειες βυθισμένων σωμάτων.
• Διακρίνει τα διάφορα είδη ροής και να εφαρμόζει τις εξισώσεις της μηχανικής ρευστών για την μαθηματική προτυποποίηση προβλημάτων ροής.
• Συνθέτει βασικά πεδία ροής με δυναμικό για τον υπολογισμό σύνθετων ροών.
• Επιλύει προβλήματα της μηχανικής ρευστών εφαρμόζοντας γλώσσες επιστημονικών υπολογισμών.

Μέθοδοι αξιολόγησης

• Γραπτή τελική εξέταση (70%) που περιλαμβάνει :

1. 1. Ερωτήσεις θεωρητικού περιεχομένου.
   2. Επίλυση υπολογιστικών προβλημάτων.

• Αξιολόγηση ατομικών εργασιών (30%) που περιλαμβάνει επίλυση ομάδων ασκήσεων της διδασκόμενης ύλης. Μέρος της λύσης των ασκήσεων απαιτεί τη χρήση γλωσσών προγραμματισμού για επιστημονικούς υπολογισμούς (Matlab, Python, Julia).

Βιβλιογραφία

Βιβλία

• Αθανασιάδης, Ν., 1989, «Μηχανική Ρευστών», Εκδόσεις Συμεών.
• Αυλωνίτης, Σ., Αυλωνίτης, Δ., 2004, «Μηχανική των Ρευστών», Εκδόσεις Ιών, 4η Έκδοση.
• Παπαϊωάννου, Α., 2002, «Μηχανική των Ρευστών», Τόμος Ι, Εκδόσεις Κοράλι, 2η Έκδοση.
• Τσαγγάρης Σ., Μηχανική των Ρευστών Θεωρία και Ασκήσεις, Έκδοση 2η, 2016, Εκδόσεις Τσότρας Α., ISBN: 978-618-5066-55-0.
• Elger D., Williams B., Crowe C., Roberson J., 2015, Μηχανική Ρευστών για Μηχανικούς, ISBN 978-960-418-488-0, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ.
• Munson - Okooshi - Huensch – Rothmayer, 2016, Μηχανική Ρευστών, 8η Έκδοση, ISBN 978-960-418-525-2, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ.
• Hughes W.F., Brighton J.A., Δυναμική Ρευστών, Τρίτη έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη, 2005.
• Ν. Φλυτζάνης, Εισαγωγή στη Μηχανική των Ρευστών, www.kallipos.gr, ISBN: 978-960-603-178-6.
• Pritchard P.J., Fox and McDonald’s Introduction to Fluid Mechanics, 8th edition, Wiley, 2011.
• White, F.M., “Fluid Mechanics”, 5th edition, McGraw – Hill, 2003.

Επιστημονικά περιοδικά

• Journal of Fluid Mechanics, ISSN: 0022-1120
• European Journal of Mechanics - B/Fluids, ISSN: 0997-7546
• Journal of Computational Physics, ISSN: 0021-9991
• Journal of Fluids and Structures, ISSN: 0889-9746