Przedmowa 9

Spis ważniejszych oznaczeń 10

1. WSTĘP 13

1.1.Przedmiot mechaniki płynów 13

1.2.Struktura płynów 13

1.3.Własności fizyczne płynów 15

1.3.1.Gęstość płynu 15

1.3.2.Zjawiska przenoszenia w płynach 17

1.3.3.Napięcie powierzchniowe i włoskowatość 21

1.3.4.Ciśnienie wrzenia 24

1.4.Płyny rzeczywiste i doskonałe 25

2. PODSTAWOWE POJĘCIA I RÓWNANIA 27

2.1.Analityczne metody opisu ruchu płynu 27

2.2.Podstawowe pojęcia z teorii przepływów 29

2.3.Ruch elementu płynu 31

2.4.Siły działające w płynach 35

2.5.Podstawowe równania mechaniki płynów 36

2.5.1.Zasada zachowania masy 36

2.5.2.Zasada zachowania pędu 38

2.5.3.Zasada zachowania momentu pędu 40

2.5.4.Zasada zachowania energii 41

2.6.RównanieNaviera-Stokesa 42

3.ZASADY PODOBIENSTWA FIZYCZNEGO 50

3.1.Podobieństwo i analogia zjawisk fizycznych 50

3.2.Podobieństwo zjawisk fizycznych 51

3.3.Analiza podobieństwa ruchu cieczy 53

3.4.Sens fizyczny liczb podobieństwa dynamicznego 55

3.5.Możliwość jednoczesnego modelowania różnych sił 56

3.6.Analizawymiarowa 57

4.STATYKA PŁYNÓW 61

4.1.Płyn w stanie spoczynku 61

4.2.Podstawowe równanie równowagi płynu 62

4.3.Zastosowanie równania równowagi płynu 64

4.4.Prawo Pascala 67

4.5.Przyrządy cieczowe do pomiaru ciśnienia 67

4.6.Parcie cieczy na ściany płaskie 72

4.7.Parcie cieczy na powierzchnie krzywe 75

4.8. Wykresy parcia 78

4.9. Wypór i równowaga ciał zanurzonych w cieczy 81

4.10.Równowaga statyczna w atmosferze 86

5. KINEMATYKA PŁYNÓW 90

5.1. Geometryczne właściwości ruchu 90

5.2. Ruch potencjalny 90

5.3. Ruch potencjalny płaski 91

5.4. Zastosowanie funkcji analitycznych do badania płaskiego ruchu potencjalnego 94

5.5. Ruch wirowy 101

6. DYNAMIKA PŁYNÓW NIELEPKICH 107

6.1. Równania ruchu 107

6.2. Całki równania ruchu równanie Bernoulliego 108

7. PRZEPŁYW CIECZY RZECZYWISTEJ 114

7.1. Przepływ płynu lepkiego 114

7.2. Równanie Hagena-Poiseuille’a 114

7.3. Doświadczenie Reynoldsa 117

7.4. Ruch laminarny 119

7.5. Ruch turbulentny 120

7.5.1. Równania Reynoldsa 122

7.5.2. Teoria Prandtla 124

7.5.3. Hipoteza Kołmogorowa 129

7.5.4. Analiza statystyczna przepływu turbulentnego 130

7.5.5. Zasady budowania modeli turbulencji 132

7.6. Elementy teorii warstwy przyściennej 137

7.6.1. Uwagi wstępne 137

7.6.2. Laminarna i turbulentna warstwa przyścienna138

7.6.3. Oderwanie warstwy przyściennej141

7.6.4. Wiry Benarda-Kármána 142

7.7. Strumień swobodny 142

8. PRZEPŁYW CIECZY W PRZEWODACH POD CIŚNIENIEM 146

8.1. Przepływy jednowymiarowe 146

8.2. Równanie Bernoulliego dla cieczy rzeczywistej 149

8.3. Stratyliniowe 152

8.3.1. Współczynnik oporów liniowych 154

8.4. Straty miejscowe 157

8.5. Obliczanie pojedynczych przewodów krótkich 163

8.6. Lewar 172

8.7. Obliczanie przewodów długich 174

8.8. Układy przewodów 177

8.9. Trzy zbiorniki 180

8.10.Obliczanie sieci przewodów 182

8.10.1.Sieć rozgałęziona 182

8.10.2.Sieć pierścieniowa 183

8.10.3.MetodaCrossa 184

8.11.Pompa w układzie przewodów 191

8.12.Zjawisko Venturiego 199

8.13.Przepływ nieustalony w przewodach pod ciśnieniem 202

8.13.1.Wahania w układzie dwóch zbiorników 202

8.13.2.Zjawisko uderzenia hydraulicznego 207

8.13.3.Uderzenie hydrauliczne w cieczy lepkiej 213

8.13.4.Oddziaływanie fazy gazowej i sprężystości ścian na prędkość fali ciśnienia 217 8.14.Kawitacjawprzewodach 220

8.14.1.Kawitacja w przewodach w warunkach ruchu ustalonego 222

8.14.2.Kawitacja w ruchu nieustalonym224

9. RUCH CIECZY W PRZEWODACH BEZCIŚNIENIOWYCH 226

9.1. Charakterystyka ruchucieczy o swobodnym zwierciadle 226

9.2. Równanie Saint-Venanta 227

9.3. Ruch jednostajny w korytach otwartych230

9.3.1. Hydraulicznie najkorzystniejszy przekrój koryta 240

9.3.2. Przewody kanalizacyjne 243

9.3.3. Ruch krytyczny w korytach otwartych 247

9.3.4. Prędkości graniczne w korytach otwartych 253

9.4. Ustalony ruch wolnozmienny w korytach otwartych 254

9.5. Ustalony ruch szybko zmienny w korytach otwartych 266

9.5.1. Odskok hydrauliczny 267

9.5.2. Przepływ przez próg 273

9.5.3. Przepływ między filarami mostu 274

10. PRZEPŁYW CIECZY PRZEZ OTWORY, PRZELEWY I PRZEPUSTY 279

10.1.Klasyfikacja otworów 279

10.2.Ustalony wypływ cieczy 280

10.3.Wypływ nieustalony z otworów 288

10.4.Przystawki 293

10.5.Przelewy 295

10.5.1.Przelewy o ostrej krawędzi 297

10.5.2.Przelewy o kształtach praktycznych 300

10.5.3.Przelewy o szerokiej koronie 301

10.5.4.Przelewy boczne 302

10.5.5.Przelewy proporcjonalne 305

10.6.Wypływ spod zasuwy 308

10.7.Przepusty 312

11. DYNAMICZNE DZIAŁANIE STRUMIENIA 315

11.1.Parcie i reakcja dynamiczna 315

11.2.Parcie dynamiczne strumieni swobodnych 316

11.3.Parcie strumienia w przewodzie 320 11.4.Podstawowe równanie maszyn przepływowych 324 11.5.Parcie na ciała opływane 326

11.6.Swobodne opadanie cząstek 328

11.7.Sedymentacja 330

12. WYBRANE PROBLEMY DYNAMIKI GAZÓW 333

12.1.Równania bilansu energii 333

12.2.Własności termodynamiczne gazów 336

12.3.Przepływ adiabatyczny gazu 340

12.3.1.Wypływ adiabatyczny gazu przez otwory 340

12.3.2.Wypływ gazu przez dyszę 345

12.3.3.Prostopadła fala uderzeniowa 350

12.3.4.Przepływ adiabatyczny gazu 351

12.3.5.Wypływ gazu ze zbiornika przez przewód 355

12.4.Przepływ izotermiczny gazu 357

12.4.1.Obliczanie gazociągów złożonych 361

12.5.Nieizotermiczny przepływ gazu 363

12.6.Gazociągi niskiego ciśnienia 365

12.6.1.Pion gazowy 366

12.7.Przepływ nieustalony gazu 368

12.7.1.Rozprzestrzenianie się drobnych zaburzeń 368

12.7.2.Przepływ nieustalony o skończonej amplitudzie 371

13. PRZEPŁYWY W OŚRODKACH POROWATYCH 375

13.1.Podstawowe cechy ośrodka porowatego 375

13.2.Filtracja osadów 377

13.2.1.Filtracja osadu ze stałą stratą ciśnienia 380

13.2.2.Filtracja osadu ze stałą prędkością 380

13.3 Równania ruchu wód gruntowych 383

13.4.Współczynnik filtracji 388

13.5.Dopływ wody do rowów i drenów 391

13.6.Studnie 395

13.6.1.Studnia zwykła 395

13.6.2.Studnia pochłaniająca(absorbcyjna) 396

13.6.3.Studnia artezyjska 397

13.6.4.Studnie promieniste 398

13.7.Współdziałanie zespołu studzien 402

13.8.Przepływ przez zaporę ziemną 404

14. PRZEPŁYW PŁYNU Z WYMIANĄ CIEPŁA 410

14.1.Ruch ciepła w płynie 410

14.2.Równanie przenoszenia ciepła w strumieniu wody 411

14.3.Podobieństwo zjawisk wymiany ciepła 413

14.4.Rozkład prędkości w poprzecznym przekroju przewodu 415 14.5.Opory liniowe w instalacjach ogrzewczych 417

14.6.Współczynniki oporów miejscowych 418 14.7.Ciśnienie czynne w instalacjach ogrzewczych 420

15. PRZEPŁYWY W PRZEWODACH WENTYLACYJNYCH 422

15.1.Obliczanie przewodów wentylacyjnych 422 15.2.Podstawy teorii odpylania powietrza w cyklonach 425

16. ROZPRZESTRZENIANIE SIĘ ZANIECZYSZCZEŃPASYWNYCH 429

16.1.Dyfuzja molekularna 429

16.2.Równanie dyfuzji z adwekcją 430

16.3.Dyfuzja z adwekcją w ruchu turbulentnym 433

16.4.Jednowymiarowe równania adwekcji dyfuzji w korytach otwartych 435

16.5.Równanie przenoszenia ciepła w korytach otwartych 444

16.6.Rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń gazowych w atmosferze 447

17. POMIARY PRĘDKOŚCII NATĘŻENIA PRZEPŁYWU 450

17.1.Pomiar prędkości strugi 450

17.2.Pomiary natężenia przepływu 455

17.2.1.Pomiary z wykorzystaniem rurki spiętrzającej 455 17.2.2.Pomiary natężenia przepływu w przewodzie pracującym podciśnieniem 456

17.2.3.Pomiary natężenia przepływu w kanałach otwartych 462

BIBLIOGRAFIA 468

 

• Title: Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska
• Author: Marek Mitosek
• ISBN: 978-83-8156-415-1, 9788381564151
• Date of issue: 2022-08-01
• Format: Ebook
• Item ID: e_2uq1
• Publisher: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej