نمونه سوالات امتحان میانترم و پایانترم مکانیک سیالات دانشگاه شریف
مکانیک سیالات
مکانیک سیالات، شاخهای از علم فیزیک است که به بررسی رفتار سیالات (مایعات و گازها) در حالت سکون و حرکت میپردازد.
مکانیک سیالات کاربردهای بسیار گستردهای در مهندسی، علم و زندگی روزمره دارد.
مفاهیم کلیدی در مکانیک سیالات:
جرم: جرم سیال به مقدار ماده موجود در آن اشاره دارد.
وزن: وزن سیال به نیروی گرانش وارد بر آن اشاره دارد.
حجم: حجم سیال به فضای اشغال شده توسط آن اشاره دارد.
چگالی: چگالی سیال به جرم واحد حجم آن اشاره دارد.
فشار: فشار سیال به نیروی عمودی وارد بر واحد سطح آن اشاره دارد.
ویسکوزیته: ویسکوزیته سیال به مقاومت آن در برابر جریان اشاره دارد.
سرعت: سرعت سیال به مقدار جابجایی آن در واحد زمان اشاره دارد.
شتاب: شتاب سیال به مقدار تغییر سرعت آن در واحد زمان اشاره دارد.
معادلات حاکم در مکانیک سیالات:
معادله بقای جرم: این معادله بیان میکند که جرم سیال در یک حجم ثابت، همواره ثابت میماند.
معادله بقای مومنتوم: این معادله بیان میکند که مومنتوم سیال در یک حجم ثابت،
برابر با حاصل جمع نیروهای خارجی وارد بر آن حجم است.
معادله انرژی: این معادله بیان میکند که انرژی سیال در یک حجم ثابت، برابر با حاصل جمع
کار انجام شده توسط نیروهای خارجی و گرما منتقل شده به داخل یا خارج آن حجم است.
کاربردهای مکانیک سیالات:
مهندسی عمران: طراحی سدها، کانالها، پلها و سایر سازههای آبی
مهندسی مکانیک: طراحی موتورها، پمپها، توربینها و سایر سیستمهای مکانیکی
مهندسی هوافضا: طراحی هواپیماها، بالگردها، موشکها و سایر سامانههای هوافضایی
مهندسی شیمی: طراحی راکتورهای شیمیایی، لولهها، پمپها و سایر تجهیزات فرآیندی
بیومکانیک: بررسی جریان خون در بدن انسان و سایر موجودات زنده
هواشناسی: پیشبینی وضعیت آب و هوا
اقیانوسشناسی: بررسی جریان آب در اقیانوسها
انواع جریان سیالات:
جریان لزج (Laminar Flow): در این نوع جریان، سیال به صورت لایههای لغزنده بر روی هم حرکت میکند.
این نوع جریان در سرعتهای پایین رخ میدهد.
جریان آشفته (Turbulent Flow): در این نوع جریان، سیال به صورت گردابهای و نامنظم حرکت میکند.
جریان آشفته در سرعتهای بالا و یا در حضور موانع ایجاد میشود.
جریان تراکمپذیر (Compressible Flow): در این نوع جریان، چگالی سیال در اثر تغییرات فشار تغییر میکند.
جریانهای تراکمپذیر عمدتا در سرعتهای بالا (نزدیک به سرعت صوت) مورد توجه قرار میگیرند.
جریان غیرتراکمپذیر (Incompressible Flow): در این نوع جریان، چگالی سیال در نظر ثابت در نظر گرفته میشود.
این فرض برای بسیاری از جریانهای مایعات در سرعتهای پایین کاربرد دارد.
تحلیل جریان:
روشهای تحلیلی: برای حل معادلات حاکم در مکانیک سیالات در برخی از هندسههای ساده، میتوان از روشهای تحلیلی استفاده کرد.
روشهای عددی: برای حل مسائل پیچیدهتر در مکانیک سیالات، از روشهای عددی مانند روش
اجزای محدود (Finite Element Method) و روش حجم محدود (Finite Volume Method) استفاده میشود.
کاربردهای پیشرفتهتر:
لایهمرزی (Boundary Layer): مطالعه لایه نازکی از سیال در مجاورت دیواره جامد که تحت تاثیر اصطکاک قرار میگیرد.
مکانیک سیالات محاسباتی (Computational Fluid Dynamics – CFD): استفاده از روشهای محاسباتی
برای شبیهسازی جریان سیالات در هندسههای پیچیده.
مکانیک سیالات چندفازی (Multiphase Flow): مطالعه جریان سیال که از چند فاز مانند مایع و گاز تشکیل شده باشد.
آینده مکانیک سیالات:
تحقیقات در زمینه مکانیک سیالات همچنان در حال پیشرفت است. برخی از زمینههای مورد توجه شامل:
توسعه روشهای محاسباتی دقیقتر و کارآمدتر
مطالعه جریان سیالات در مقیاسهای میکرو و نانو
توسعه مواد و سطوح جدید با ویژگیهای جریان سیال مطلوب
درک عمیق مکانیک سیالات برای مهندسان و دانشمندان در حل چالشهای مختلفی مانند طراحی
سیستمهای کارآمدتر، پیشبینی رفتار سیالات در طبیعت و توسعه فناوریهای جدید ضروری است.
تعداد سوالات : ۱۱
حجم فایل : ۱٫۶ مگابایت
فرمت فایل : پی دی اف
پاسخنامه : ندارد
لینک دانلود