مبانی جریانات در سیال

صفحه 1:


صفحه 2:
1 1 ١ ١ ۴2 ‏نوس‎ / ALAN . Wel , «۱:10 عصنت‌عصنعی 1 

صفحه 3:
رف ارهزلا گم دوه ee) Fede eee cele 

صفحه 4:
تعریف جربات جابجایی ذرات ۰ که موجب حرکت کلی سیال گردد را جریان یافتن سیال می‌نامند. و در زیر بخشی خاصی از مکانیک سیالات به نام دبناسک سیالات بررسی می‌شود که به دو زیر بخش ‎Solr roe‏ (بررسی حرکات مایعات) و ابر مد,نا.,7.(بررسی حرکت گازها) نیز تقسیم می‌شود. برای طراحی پایه‌های پل, کشتی, هواپیما اولین گام تشخیص جریانی است که وسیله در آن کار می‌کند. بر حرکت سیالات دو قانون بسیار مهم حاکم است که معادله برنولي و معادله ناوبر استوكس نام دارئد. 5 

صفحه 5:
wets 2 bly pr ‏ا‎ ey Ce al cada la ta Leh aE ce al Lk) a ed RNC ECeSS Yo ete eer Sree ‏ا ا ا اا اال‎ مى يابد و بالعكس. ري 218 و عددى ثابت معروف به " ثابت برنوليك " ۱ کار نداشته باشیم. اصل برنولی به طور مستقیم از قانون دوم نیوتن مشتق می شود. 

صفحه 6:
1 Nel RC SPS HTS SE ‏اال‎ We TA Be RO eee ema ‏که اگر سبب تصادف شود. بسیار خطرناک است؛ بنابراین جذب یک دوچرخه سوار توسط یک ماشین سنگین‎ ۳ ‏ا ا‎ ۱ ‏و‎ ‎eR eet he cee tec eee RCL BE Ree RCL ae ited OT tt ee Rae OE Pee Peer TC Dene ete در هواپیما ایجاد خواهد شد. 

صفحه 7:
الیل f Wigner Pressure) Slower air moving under the wing 

صفحه 8:
معادلات» ذاوزير ا مسب 

صفحه 9:
‎Ie Oe‏ کر ‏كك ‎(SHUR UTR Cle) ‏جريان‎ ‏جریان تراکم پذیر وتراکم ناپذیر (1860۴0۵۲655[016 2۳0 00۱۳2۲685[016) ‏جريان يكنواخت وغير يكنواخت (01101لا-0/! 30 0110110نا). ‎el ped‏ ل لي بویت ‏جريان ايده آل وحقيقى (8621 300 |10631) ‏جريان يك بعدى و دوبعدى و سه بعدى رو را تا ارت تا ات رت تیا سیف جريان داخلى و خارجى (60]6]521 300 1016/521) ‏جريان توسعه يافته و در حال توسعه (061/6|018 300 60م0ا0©/6) ‏جريان جرخشى وغير جرخشى (0]8110031:-00/! 300 5012110031) ‏جريان تك فاز و جند فاز (356م انام 300 0356م عا5108) ‎ 

صفحه 10:
ple ae ‏جریات دالم و جریات‎ (steady and unsteady) اگر خواص و شاخص‌های جریان مانند سرعت. فشار. دما و غیره در یک نقطه خاص نسبت به زمان ثابت باشند ( در هر نقطه با زمان تغییر نکند), جریان در آن نقطه. دائم در غیر این صورت جریان غير دائم است. جريان دائم و غير داثم را پایا و گذرا 

صفحه 11:
برای مثال در شکل روبرو شیر ستاره‌ای به تدریج باز می‌شود و بعد از مدتی فلکه ثابت می‌شود در هنگام باز شدن شیم. جریان در هر مقطع غير دائم و پس از آن دام است. توجه به این نکته مهم است که در جریان دائم هر خاصیت جریان می‌تواند از یک نقطه به نقطه دیگر متفاوت باشد ولی در هر نقطه با زمان تغییر نمی‌کند. 

صفحه 12:
جریات کنو خت وغیر نوا خت ‎iniform and Non-uniform)‏ جریان یکنواخت در حالت کلی به جریانی گفته می‌شود که بردار سرعت در هر لحظه مشخص در تمام نقاط. در کلیه جهت‌ها. یکسان باشد. حال اگر بردار سرعت در لحظه‌ای معین از نقطه‌ای به نقطه دیگر در امتداد جهتی دلخواه تغیبر کند. آن جریان غیر یکنواخت است. اگر سرعت در امتداد جریان افزایش یابد. جریان را تند شونده و اگر کاهش یابد آن را کندشونده می نامیم. Ov — =0 > uniform flow av — 40 Non-uniform ds 

صفحه 13:
جریان پایدار و یکنواخت ( ۴۲۵۷۷ /۷(۱۷۱۴۵۴۸ 57280۷) : حالت های سیال با زمان و مکان تغییر نمی کند. و در آن سرعت و سطح منطقه عبور جریان سیال در هر منطقه عبور . مشابه می باشد.برای مثال جریان مایعی که در یک خط لوله یکنواخت ( دارای حفره یکنواخت ) که کاملً پر می باشد با سرعت ثابت حرکت مي کند. جریان پایدار و غیر یکنواخت ( ۴۱0۷۷ ۱۷0۱۷۸۱۷۱۳0۱۷ 5150۷ ) : حالت ها از نقطه ای به نقطه دیگر تغییر می کند ولی با زمان نه. سرعت و سطح منطقه عبور جریان می تواند از یک منطقه عبور تا منطقه عبور دیگر تفییر کند ولي برای هر منطقه عبور مقادیر آن ها با زمان تغيبر نمى كند. براى مثال جريان مایعی که با دبی ثابت از یک خط لوله ای که کاملً پر می باشد و کم کم باریک می شود. می گذرد. جریان تاپایدار و یکنواخت ( ۴۰۵۱۷ ۱۱۱۱۳۵6۱۸ ۱۱۷51۴۸/0۷ ) : در یک لحظه زمان تفییر خواهد کرد. برای مثال جریان شتابداری از یک مایع که از یک لوله يكنوا یک پمپ شروع به کار می کند اتفاق می افتد. جريان نابايدار وغير يكنواخت ( ۸ ۱۷0۱۷۱۱۴0۴۱۸ ۱۱57۴۷ : سرعت و منطقه عبور از نقطه أى به نقطه ى ديكر متفاوت می باشند و با زمان نیز تغییر می کنند. برای مثال امواجی که در یک کانال عبور می کنند. جریان مایع دریک لوله خمیده. جریان آب در رودخانه ها و جریان در یک لوله با مقطع متغییر مثال‌هایی از جریان غیر یکنواخت هستند. سرعت در همه ی نقاط یکسان می باشد ولی با و کاملاً پر عبور می کند. مشابه حالتی که وقتی 

صفحه 14:
‎whe‏ تراکم پذپر وتراکم نا پذپر ‎ccompressible and incompressible)‏ جریانی تراکم پذیر است که ‎ee ae‏ و زمان بوده و از نقطه‌ای به جریانی تراکم نا پذیر است که چگالی آن تابع مختصات و زمان نباشد. وهمچ میدان سرعت را داشته باشیم. دیورژانس آن صفر شود. ‎op‏ ‎A(z, y, zt)‏ ‎ ‎ ‎# 0+ compressible 

صفحه 15:
دیورژانس دیورژانس یک اپراتور برداری است که میزان «شار خروجی يا «جذب از محیط» یک میدان برداری را در یک نقطه بوسیله یک اسکالر علامت دار اندازه‌گیری می‌کند. به عبارت تخصصی‌تر. دیور ژانس تشان‌دهنده چگالی حجمی شار خروجی از (يا ورودی به) یک حجم بسیار کوچک می‌باشد. به عنوان مثال در گرم و سرد شدن هوا, میدان برداری مرتبط, سرعت حر کت هوا در یک نقطه است: اگر هوا در یک ناحیه گرم شود. در همه جهت‌ها منیسط می‌شود بطوری که جهت میدان سرعت به سمت بیرون آن ناحیه می‌باشد؛ بنابراین دیورژانس میدان سرعت در آن ناحیه دارای مقداری مثبت بوده و بیانگر منبع بودن آن ناحیه می‌باشد. اگر هوا سرد شود دیورژانس منفی بوده و آن منطقه را یک جاذب یا حفره (سینک) می‌گویند. نام «دیورژانس؛ يا دواگرایی» به خوبی انتخاب شده است. زیرا دیورژانس یک میدان برداری در یک نقطه معیاری از اين که آن میدان برداری از آن نقطه به چه میزان به بیرون پخش و واگرا می‌شود. برای مثال سرعت قطرات آب را یک میدان برداری در نظر بگیرید. در این صورت یک فواره در محلی که آب از آن بیرون می‌زند واگرایی و پخش شدگی زیادی دارد پس دیورژانس ‎OT‏ ‏مقدار قابل توجهی دارد. در حالیکه آبی که در یک کانال مستقیم حرکت می‌کند هیچ واگرایی و پخش شدگی ندارد. بنابراین دیورژانس آن صفر است. 

صفحه 16:
جریات لاپای و درهم (آشفته) ‎dlaminar and Turbulent(frenzied))‏ لایه مجاور خود می لغزد. این جریان از قانون لزجت نیوتن و یا تعمیم آن یعنی قانون استوکس پیرویمي: در این جریان هر گونه گرایش به آشفتگی توسط نیروی اصطکاک مستهلک می‌شوا = 

صفحه 17:
مس تب ١-لزجت‏ كم 00 ‎all‏ ۳ 200 ‏ا ا اا ل ا ا‎ Lae ped 1 ‏اا ااا ااا ا اام‎ ‎ee teo eT)‏ سس ‏۱- وجود گردابه در سیال‌ها نشان دهنده آشفته بودن جریان است. ۳- در جریان‌های آشفته اتلاف شدید انرزی جنبشی وجود دارد. ‏۱ ‏سريع حل مىشود در صورتى كه اكر همين جوهر را داخل جريان لايهاى بريزيم خيلى آرام حل مى كردد. ‎ 

صفحه 18:
جریان ‎Pel‏ ۱ ۱ در جريان أشفته سرعت و شتاب و ساير مشخصات سيال به صورت نوسانى تصادفى و نامنظم تغيير م ىكنند و هر كميت را ‎tere‏ ا | در جریان آشفته تنش‌های برشی ظاهر می‌شوند که به صورت روبرو تتش بیان می‌شود: را لزجت گردابی گویند و برخلاف !۸ فقط خاصیتی از سیال نمی باشد و برانتل دانشمند آلمانى نظريه طول اختلاط را براى محاسبه بيان كرد : 

صفحه 19:


صفحه 20:
4 ‏یی رت‎ <b> oF Per es SoS 

صفحه 21:
جزئيات دقيق رفخار توریولانسی یسک جریان په‌طوز دیق معلومنیست. با اين حال قريب به انفاق جریاهایی که دز صنعت و در زندگی روزمره با آن موجه هستیم: از ضوع تورپوفدسسی هس خن ‎bee‏ ینکن رفتر تورولانسی شدیدا تصادفی بوده این عاصل تعلیل آن را بسیر مشکل م وكدد. جایب است بدالیط کته ببه رصم بسیاری از افراد صاعب نظر در زمنه علوم تجربى؛ آخرين. مستله خل نشسده در فیزیک کلاسیک: پدیده توریولسی پست 7 abso Ip Saw ‏جریسان تورسولایس از دو‎ ‏مشخصسهی چریسان‎ ‏چرخشی‎ ‎(Recirculation) ‏وتلاهم (8043) استفاده‎ ‏م وكنتد.با توجه به ين دو‎ Hire ‏عب‎ ‏توريسولانس هم جهت و‎ ‏هم اندزه چریانبه‌طور‎ ‏تصادقى تغيير مىكندد.‎ جریسان تور ولانس در مکالیک به حرکت سیال در حالتى اطلاق ود که در أن خرکت فرات ‎Spoke‏ تصادفی ستت: بر خلاد OT pS ghd ole ‏جرکت ذرات سیال به‌شکل‎ ‏نت که رو هم‎ gine ‏حرکت می‌کندد و ين نوع‎ ‏یال نا‎ As eos ‏راستای عمود پر مسیر‎ ‏حرکت لیز با ضم مخدوط.‎ ‏شده وحرکتي تصادفی را‎ ایجاد می‌کنند 

صفحه 22:
جریان توزبولانس در سرعت‌های پیشتر, ویسکوژیته های کنتر و در طول‌های مشخصه بزرگ‌تر رخ می‌دهند: توجه داشته باشید که طول مشخصه به کمیتی از جتس | طول اشارة وارد که اندازه آن آگر از ام مشخضی بیشتر باضد. حالت جریان از لیه‌ای به توریولاتش تفیبر خواهد کرد ۳ نتایج تجربی نشان می‌دهند در صورتی که رینولدز یک جریان -داخلی- بیشتر از ۲۳۰۰ باشد(1162300) : جریان مورد نظر به‌صورت توربولانس خواهد بود. در جریان توزتولانس, در لولهتوزیع سرعت به‌صورتٌ تخت بوده اما ناگهان اندازه سرعت در نزدیکی دیواره به صفر می‌رسد. به مشخصه‌ای که منجر به افرانش شدت اختلاط در در جریان توربولانس می‌شود, نفوذپذیری (1(110511111) گفته می‌شود. ‎Col gal (Dissipation) Gust,‏ که در آن آنرژی جریان توربولاس, ‏به دلیل وجود نیروهای اصطکاکی, به انرژی درونی سیّال تبدیل می‌شود. دلیل وجود داشتن نیروهای اصطکاکی, تنش‌های ویسکوز هستتد. ‎ ‎ 

صفحه 23:
جریان به‌صورت لایه‌ای باقی می‌ماند. در حالتی که نیروهای اینرسی (یا به عبارتی مومنتوم سیال) زیاد باتند: جریان توربولانس خواهد شد. دلیل استفاده از فعل شد در جهله‌ی قبل این است که معمولا در هنگام عبور جریان روی سطح یا درون لوله در ایتدای حرکت. جریان مذکور به‌صورت لایه‌ای است و پس از طی ری و تحت فرآبندی به توزبولانس تبعیل می‌شود. در شکل مقابل جریان در دو حالت لایه‌ای و توریولاتس نشان داده شده است. ‏ 7 اجزای رابطه فوق, برابر با موارد زیر هستند. سرعت سیال :۷ 7 طول مشخصدى سير جزيان :8 7" 

صفحه 24:
دهنده قطر هیدرولیکی است. در حقیقت در حالت دایره‌ای قطر لوله برابر با 1 و در حالتی که مقطع لوله. غیر جهت محاسبه قطر هیدرولیکی استفاده می‌شود. - بط ی است که برابر با 0 در نظر گرفته می‌شود. از طرفی ۵ و ۳ نیز به‌ترتیب برایر با برای نمونه فرض کنید مطابق با شکل زیر مقطع لوله به‌صورت مربعی باشد. ise. < 3 20 ١ ‏مه‎ 

صفحه 25:
قانوت توافت 

صفحه 26:
در رابطه فوق. ۱عددی ابت بوده که مقدار آن وابسته به عدد رینولدز است. از طرفی کمیت‌های :۸۷0۵ ۵ به‌ترتیب نشان دهنده بیشترین سرعت سیال و سرعت متوسط آن هستند. همجنين 7 شعاع لوله و نشان دهنده فاصله از مرکز لوله است. با اين فرضیات. ل را می‌توان پرابر با :1 در نظر گرفت. در شکل زیر پروفیل سرعت به‌ازای" های مختلف ‎OLS‏ ‏داده شده است. مطابق با این شکل می‌توان كفت كه با افزایش عدد رینولدز. عدد ثابت 8 نیز افزایش می‌یابد. گفتنی است که قانون توانی ۱/۷ در بسیاری از مسائل صنعتی کاربرد دارد. 

صفحه 27:
eR es تثورى لايهمرزى در بسيارى از ‎cae eo)‏ 0 دیگر شاخه‌های مکانیک سیالات 2۳ از اهميت بسيارى برخوردار است. تا ای وی و ‎Giant SITU Rel ee ened‏ لایه‌ای است تا زمانی که به‌طور 3 ا ا 0 | ES RF 

صفحه 28:
۱ ete Dewy oan Te Beat sees) ‏رینولدز محلی است. در حقیقت در رینولدزهای اندک, لایه‌مرزی به صورت لایه‌ای بوده و با فاصله گرفتن از سطح‎ ۱ eerie Wee rer Rua Rea y ey با افزایش عدد رینولدز در راستاى* . جريان نايايا شده و بهصورت توربولانس در خواهد آمد. همان‌طور که در سمت ا ‎he nome i eee eb‏ 9 Eee eve eS ETC INT Lo cote la tB och SS TT Lop Oke se ett ra Bey Eye ee See et SUSE CR ene ee ‏ا اا‎ ea vel Bey ناحيهدى كذار مىتواند زودتر رخ دهدء كه اين امر وابسته به ميزان زيرى سطح است. 

صفحه 29:
سطحی صاف و طویل را در نظر بگیرید که در آن جریان با سرعت ۱۳/۵ در حال حرکت است. ویسکوزیته سینماتیکی را برابر با 10 1 در نظر بگیرید. در چه فاصله‌ای از لبه صفحه. جریان شروع به توربولانس شدن می‌کند فاصه‌ی مد نظر را راب با« در نظربگیرید.همان‌طور که در لا یزان شد در ریتولدز۵۰۰۰-۰, جریان ورد ناحیه گذار شده و به عبارت ديكر شروع به توريولانس شدن مىكند. رينولدز چریان روی صفحه تخت بریر است با eels در رایطه فوق, ۲ ‎ply‏ با ویسکوزیته سینماتیکی است. رابطه بالا را می‌توان به‌صورت زیر بزنویسی کرد. vRe ۲ با جایگذاری ۵۰۰۰۶۰ در این رابطه. فاصله‌ی ۷ بربر با عدد زیر بدست خواهد آمد x = 500 000 x 1x10°6 [m/s] / 1 [m/s] = 0.5 m بنايراين سیال پس از طی مسافت ۰۵ متر روی این سطح. به‌ضورت توریولانس در خواهد آمد.توجه داشته باشید که عددرینولدزی که در آن جریان شروع به توربولانس شدن مىكند. در حالتهاى مختلف متفاوت است. براى نمونه رينولدز جريان توربولانس براى جريان درون لوله برابر با ۲۳۰۰ ولی رینولدز توریولانس براى جريان خارجى روى صفحه تخت برابر با ۵*۱۵ است. 

صفحه 30:
bs skit CFD Components of Fluid Mechanics comaae تن a 

صفحه 31:
زبر شاخه هاى جريانات آشفته Rotation of water as it slows own along margin هی ۰ 000 رس كردايه (سيالات) 5-2 ‎ae‏ ‏کردباد ‏۳ ‏او ‏۳ 

صفحه 32:
EDDY RS Pye PPS RES Meco T ene oer ne See Penta nt mene rea 7 On Sed Oey ee eee ee seas) PRN NEC OE ECHR g ene ES SU ys hive oe eri ‏اا‎ ‏ل‎ OES el See eke er nr ey se teeny] oe Cee i تا 1 

صفحه 33:
Individual 00 11522/5۴۲ ۳۸۲۵/۵۲ 55157555 5 ی ۶ 1008 906 

صفحه 34:


صفحه 35:
WHATS DIFFERENCE BETWEEN EDDY & VORTEX Michael von Papen Forschungszentrum Jillich As far as | know, there is actually no difference between a vortex and an eddy. However, the words are used in different contexts: In turbulence you usually speak of eddies and these eddies decay to smaller eddies and so forth which forms a turbulent cascade. This has nothing to do with the type of fluid. Eddies are formed in fluids, gas and plasma Vortices on the other hand are more stable structures and the description of their physics (e.g. geostrophic winds) do not necessarily include turbulence, i.e. you don't expext them to decay and form a turbulent cascade. To make a flow turbulent, you need to inject energy into it. If you have a laminar flow without an obstacle and without friction, there are no forces acting on the fluid. You could Galileo-transform into the moving fluid frame and see that there's nothing happening. Therefore, you don't generate eddies and you don't have turbulence. If you place an obstacle in the flow, it is equivalent to an injection of energy on a scale comparable to the size of the obstacle. Behind the obstacle you will see that eddies are formed. These eddies will then in turn decay to smaller and smaller eddies, i.e. you have a turbulent cascade. 

صفحه 36:
WHATS DIFFERENCE BETWEEN EDDY & VORTEX Markato National Technical University of Athens Vortex is a region where the flow is spinning about an axis.Eddy is the swirling of a fluid,that creates a space devoid of downstream flowing fluid (like as you say behind an obstacle).In a vortex there is no void,but an area of lower pressure.In both cases there is backflow causing the fluid to rotate. 

صفحه 37:
WHATS DIFFERENCE BETWEEN EDDY & VORTEX ‎Universidade Federal do Rio Grande do Sul‏ ع ‎Welcome to true chaos! Fluid Mechanics has the feature does not have a clear and unambiguous notation. Michael's explanation is perfect, however there is no such certainty in all textbooks, and often the authors for literary style over and over alternate name as synonymous! ‎Therefore, | suggest you follow the recommendations of Michael, but always suspecting of the text. ‎Now, anyone studying turbulence should already be prepared from the beginning to the non-determinism! ‎ 

صفحه 38:
3 ‏مان با 7 ۵ يلين‎ | ۷ ‏جع‎ cae a 42) 5 5 6. A or Pee et ۳ a ‏ما 00 السب"‎ 5 ۹ eases ce crea a cd ‏يميم‎ ‎8 | ce ‏و‎ ۳ i ‏المح‎ 5 ‏نیو‎ ۲ a sin Sn ۶ PAT aed 7 flay = 271, E= 0.005 / 02 ‏و‎ 9 8 5-9 te ‏اه 2 - و ۸۵:4 2 را‎ , ۳۳ 0 5 3 ‏و درق ددرن‎ Be ‏بت 5 5 طخي‎ ro ‏ع‎ ‎a) 0 70 ta’ 9 5 ‏م‎ Pe, ee ‏ا‎ 4 a? 00 7 CO oa an BP ‏اب‎ eee 27