کتاب انتقال مومنتوم
کتاب های خلاصه منابع رشته پلیمر برای آمادگی آزمون دکتری دانشگاه آزاد برای کنکوریها
بخش اول: انتقال مومنتوم
دینامیک سیالات
فصل اول: ویژگی های سیال
مقدمه:
دانش فناوری مکانیک سیالات با درک و مفاهیم ویژگی های سیال و همچنین بکارگیری قوانین اساسی مکانیک و
ترمودینامیک و انجام آزمایشهای دقیق بسیار گسترش یافته است .
ویژگی چسبندگی و چگالی در جریان داخل کانالهای باز و بسته و جریان در پیرامون اجسام شناور در سیال نقش عمده
ای در مکانیک سیالات دارد . به هنگامی که با کاهش فشار روبرو هستیم , فشار بخار نیز که موجب تغییر فاز (حالت)
مایع به گاز می شود , اهمیت می یابد .
در این فصل ابتدا به تعریف سیال و سیستم بین المللی یکاها (SI) و سپس به بررسی ویژگی ها و تعریف های فوق
می پردازیم .
1-2 تعریف سیال:
سیال ماده ای است که در اثر تنش برشی حتی ناچیز به طور دائم تغییر شکل می دهد . تنش برشی متوسط برابر با
تقسیم نیروی برشی بر سطح است .
توجه داریم که نیروی برشی همان مولفه ی مماسی نیرو بر سطح مزبور می باشد . حال اگر این سطح آنقدر کوچک شود
که به یک نقطه تبدیل شود آنگاه حد نیروی برشی بر این سطح نقطه ای را تنش برشی در یک نقطه می گویند .
در شکل زیر ماده ای در بین دو صفحه موازی و نزدیک بهم نشان داده شده است .«8» انتقال مومنتوم
فرض می کنیم صفحات آنقدر بزرگ باشند تا از شرایط لبه های آنها بتوان صرف نظر کرد . اگر صفحه ی پایین ثابت
باشد و نیروی Fصفحه یبالا به مساحت A را بکشد . در نتیجه F/A همان تنش برشی بر این ماده است. هنگامی که
نیروی F باعث شود صفحه ی بالایی با سرعت یکنواخت (اما مخالف صفر) حرکت کند ,می توان نتیجه گرفت که ماده ی
موجود بین دو صفحه مذبور , یک سیال است .به طور تجربی معلوم شده است که ذرات سیال مجاور صفحات , سرعتی
برابر با سرعت لایه های مرزی خواهند داشت . سیال موجود در سطح abcd به موقعیت جدید 'a b'c'dمیرسد.
هر ذره سیال موازی صفحه حرکت می کند , بنابراین سرعت u از صفحه پایین که سرعت آن صفر است تا صفحه بالایی
که سرعتش U می باشد , تغییر می کند . آزمایش نشان می دهد اگر سایر کمیات ثابت باشد F با A , U نسبت
مستقیم و با ضخامت سیال نسبت عکس دارد . یعنی داریم :
F= µ AU/t
که در آن µ ضریب تناسب است و مربوط به ویژگی های هر سیال می شود . اما اگر تنش برشی را به صورت زیر در نظر
بگیریم
آنگاه داریم:
Z=F/A
Z = µ U / t
توجه داریم , نسبت , u/t همان سرعت زاویه ای خط ab یا به بیان دیگر میزان کاهش زاویه ای bad است .
اما نسبت u/t , du/dy هر دو حاصل تقسیم تغییرات سرعت بر مسافتی می باشد که این تغییرات در طول آن انجام
می گیرد . بنابراین رابطه ی (1 -1) را می توان به صورت رابطه ی دیفرانسیلی زیر درآورد:
Z = µ du/dt
رابطه ی بالا , نشان دهنده ی ارتباط تنش برشی با سرعت تغییر شکل زاویه ای یک جریان تک بعدی است .
نکته: µ ضریب تناسب را چسبندگی سیال و معادله (1-2) را قانون چسبندگی نیوتن می نامند . انتقال مومنتوم «9»
توجه داریم تعریف سیال , مواد غیر سیال را شامل نمی شود . به طور مثال یک ماده ی پلاستیکی متناسب با مقدار
نیروی وارد بر آن به میزان معینی تغییر شکل می دهد ولی این تغییر شکل دائمی نیست
نوع فایل:Pdf
سایز: 775kb
تعداد صفحه:55
کتاب انتقال مومنتوم
