آموزش رایگان مکانیک سیالات 1

مکانیک سیالات شاخه‌ای از علم است که رفتار سیال (گاز یا مایع) را مورد مطالعه قرار می‌دهد. مکانیک سیالات از سه بخش تشکیل شده‌است که عبارتند از:

1- سیالات در حال سکون یا استاتیک سیالات

2- سینماتیک سیالات

3- دینامیک سیالات

مطالعه سیالات در حال سکون را استاتیک سیالات گویند مانند زمانی که بخواهیم رفتار یک سیال پشت یک سد آب را بررسی کنیم. مطالعه سیالات در حال حرکت بدون در نظر گرفتن نیروها و گشتاورهایی که سبب این حرکت می‌شوند را سینماتیک سیالات گویند که در این حالت ذره سیال بدون توجه به نیروهایی که باعث حرکت ذره شده‌اند مورد بررسی قرار می‌گیرد. مطالعه سیالات در حال حرکت با درنظر گرفتن نیروها و گشتاورهایی که باعث این حرکت می‌شوند را دینامیک سیالات گویند.

از یک جنبه دیگر مکانیک سیالات یکی از علوم مهندسی است که بیشتر جنبه تئوری و ریاضی جریان سیال را مورد بحث قرار می‌دهد که خود پایه‌ای برای دیگر علوم مهندسی نظیر آئرودینامیک، دینامیک گازها و هیدرولیک است. هیدرولیک بیشتر جنبه عملی جریان سیال را مورد مطالعه قرار می‌دهد و در آن از روابط تجربی استفاده می‌شود. جنبه تئوری مکانیک سیالات که اخیر با پیشرفت علوم کامپیوتر توسعه پیدا کرده است، دینامیک سیالات محاسباتی یا CFD می باشد که معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر جریان سیال را به صورت عددی حل می کند و همانند یک آزمایشگاه مجازی به کمک این تکنیک می توان جریان سیال را هم به صورت آرام و هم آشفته مورد مطالعه قرار داد. به کمک تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی می تواند جریان های چند فازی مانند حرکت همزمان جریان های گاز- مایع، گاز-جامد و مایع-مایع مطالعه کرد که کاربردهای زیادی در صنعت دارد. 

مکانیک سیالات کاربردهای متنوعی هم در زندگی روزمره و هم در صنعت دارد. محدوده کاربردهای علمی آن، بی انتها است، از سیستم های بیولوژیکی گرفته تا اتومبیل ها، هواپیما، موشک ها، راکتورهای شیمیایی، پالایشگاه ها، پتروشیمی ها، خطوط انتقال نفت و گاز و غیره کاربرد دارد. مطالعه حرکت خون در رگها، قلب، شش ها و اختلاط سوخت مایع و هوا در محفظه ی احتراق موتورها به کمک علم مکانیک سیالات انجام می شود. 

سیال ماده‌ای است که تحت هر نیروی برشی هر‌چند کوچک تغییر شکل می‌دهد. در‌صورتی‌که تنش برشی اعمالی به سیال با گرادیان سیال ایجاد شده در سیال رابطه خطی داشته باشد، به سیال مورد نظر سیال نیوتنی گویند. اگر این رابطه غیر‌خطی باشد سیال غیر‌نیوتنی است. به‌طور‌کلی مطالعه‌ی جریان و تغییر شکل مواد مربوط به علم رئولوژی می‌باشد. در مکانیک سیالات انتخاب مناسب محور مختصات اهمیت زیادی دارد. در صورت مطالعه جریان سیال از یک مبدا مختصات ثابت انجام شود به آن دیدگاه اویلری گویند ولی اگر مبدا مختصات با سیال حرکت کند این همان دیدگاه لاگرانژی است. در دینامیک سیالات از دیدگاه اویلری بیشتر استفاده می شود که همان روش حجم کنترل می باشد. البته دیدگاه لاگرانژی مطابق روش سیستم است. 

معادلات پیوستگی، ممنتوم و انرژی معادلات پایه حاکم بر دینامیک سیالات هستند. این معادلات بیانگر فیزیک حرکت سیال و در واقع بیان سه اصل مهم بقاء جرم، قانون دوم نیوتن و قانون اول ترمودینامیک هستند. در این بین، معادلات ناویه استوکس که سنگ بنای دینامیک سیالات هستند از اهمیت خاصی برخوردار هستند که دانشمندان در طول قرن گذشته و تاکنون تلاش زیادی برای حل تحلیلی و عددی این معادلات خصوصاً برای جریان آشفته کرده‌اند. 

پیشنیازهای لازم برای فراگیری دوره آموزش رایگان مکانیک سیالات 1 چیست؟

درس مکانیک سیالات 1 یکی از دروس اصلی رشته مهندسی شیمی دوره کارشناسی به ارزش 3 واحد است، که پیش‌نیاز این درس موازنه انرژی و مواد و استاتیک و مقاومت مصالح است. این درس شامل مباحث خواص سیالات، استاتیک سیالات، دینامیک سیالات، جریان ویسکوز و جریان در لوله‌ها است که در 30 جلسه تهیه شده‌است و در بعضی جلسات مدرس فیلم‌های آموزشی نیز نمایش می دهد که امیدواریم برای دانشجویان مفید واقع شود.