Μηχανική των Ρευστών

Περιγραφή Μαθήματος:

Θεμελιώδεις νόμοι ρευστομηχανικής και επίλυση προβλημάτων υγρών σε ηρεμία και κίνηση. Υπολογισμός υδροστατικών πιέσεων και δυνάμεων σε επίπεδες και καμπύλες βυθισμένες επιφάνειες σε ρευστά. Υπολογισμός μεγεθών του πεδίου ροής πραγματικών και ιδεατών ρευστών. Υπολογισμός ροής με τη μέθοδο του όγκου ελέγχου (ολοκληρωματική ανάλυση). Υπολογισμός στρωτής ροής, εισαγωγή στην τυρβώδη ροή και τη θεωρία του οριακού στρώματος. Κατανομές ταχύτητας και συντελεστής τριβών.

Απαιτούμενες Γνώσεις

Μηχανική του παραμορφώσιμου, Λογισμός πολλών μεταβλητών, Διαφορικές εξισώσεις

Κεφάλαια Μαθήματος

# Τίτλος Διδακτέα Ύλη Ώρες
1 Εισαγωγή στην περιβαλλοντική τεχνολογία Βασικά χαρακτηριστικά των ρευστών. 1Χ4=4
2 Υδροστατική Υδροστατική, κατανομή πιέσεων σε ομογενή και στρωματωμένα υγρά, μανόμετρα, δυνάμεις σε επίπεδες και καμπύλες επιφάνειες, αρχή του Αρχιμήδη, άνωση. 2Χ4=8
3 Κινηματική Κινηματικός χαρακτηρισμός ροής, χαρακτηριστικές γραμμές, παραμόρφωση ρευστού στοιχείου, στροβιλότητα, κυκλοφορία. 1Χ4=4
4 Θεμελιώδεις Νόμοι Διαφορική ανάλυση της ροής. Αρχές διατήρησης μάζας, ορμής και ενέργειας – εξισώσεις συνέχειας και Navier Stokes. 1Χ4=4
5 Μέθοδος όγκου ελέγχου (ολοκληρωματική ανάλυση) Θεώρημα μεταφοράς Reynolds, εξίσωση συνέχειας, ορμής και ενέργειας. Γραμμή ενέργειας και πιεζομετρική γραμμή. Υδροδυναμικές μηχανές (αντλία, υδροστρόβιλος). 2Χ4=8
6 Ιδεατά ρευστά και εφαρμογές Εξισώσεις Euler και Bernoulli, αστρόβιλη ροή, συνάρτηση δυναμικού, ροϊκή συνάρτηση, εξίσωση Laplace, σωλήνας Pitot. Σπηλαίωση και αποκόλληση ροής. Εκροή από οπές, εκκένωση δοχείων, υπερχειλιστές, θυροφράγματα, βολές. 2Χ4=8
7 Πραγματικά Ρευστά Αριθμός Reynolds, στρωτή και τυρβώδης ροή. Δυναμική άνωση και δυναμική αντίσταση σωμάτων βυθισμένων σε κινούμενο ρευστό. 1Χ4=4
8 Στρωτή ροή Διδιάστατη ροή Couette και Poiseuille, στρωτή ροή σε σωλήνες. 1Χ4=4
9 Τυρβώδης ροή σε σωλήνες, οριακό στρώμα, κατανομές ταχυ-τήτων, απώλειες ενέργειας Στρωτό και τυρβώδες οριακό στρώμα, πάχος μετάθεσης, πάχος ορμής, διατμητική τάση ορίου. Κατανομές ταχύτητας σε τυρβώδη ροή σε σωλήνα. Εξίσωση Darcy-Weisbach – γραμμικές απώλειες ενέργειας λόγω τριβών. Συντελεστής τριβών σε στρωτή και τυρβώδη ροή – εξίσωση Colebrook-White – διάγραμμα Moody. 2Χ4=8

Μαθησιακοί Στόχοι

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση να: o υπολογίζουν δυνάμεις από πιέσεις υγρών σε επίπεδες και καμπύλες επιφάνειες. o υπολογίζουν παραμέτρους της ροής (ταχύτητα και πιέσεις), καθώς επίσης και δυναμικές φορτίσεις με μεθοδολογία όγκου ελέγχου λόγω της κίνησης του ρευστού σε κατασκευές που το περικλειουν ή είναι βυθισμένες σε αυτό o υπολογίζουν εκροή από οπές, την παροχή πάνω από υπερχειλιστές και κάτω από θυροφράγματα o υπολογίζουν δυνάμεις αντίστασης και άνωσης σε βυθισμένα σώματα σε πεδίο ροής o υπολογίζουν κατανομές ταχύτητας και διατμητικών τάσεων σε πεδία στρωτής ροής o υπολογίζουν απώλειες ενέργειας λόγω τριβής, και να χαράσσουν τη γραμμή ενέργειας και την πιεζομετρική γραμμή σε κλειστά συστήματα

Μέθοδοι και Μέσα Διδασκαλίας και Μάθησης

Μέθοδοι Διδασκαλίας Διαλέξεις από πίνακα.
Μέσα Διδασκαλίας Διαφάνειες / βίντεο από πειράματα ή ροές στη φύση.
Ασκήσεις Δίδονται 7-8 σειρές ασκήσεων προς επίλυση και επιστροφή.

Αξιολόγηση Επίδοσης

  • 70% Τελική γραπτή εξέταση
  • 15% Ενδιάμεση πρόοδος
  • 15% Ασκήσεις