Ρευστομηχανική

Μάθημα

Αυτό το μάθημα εισάγει τον μαθητή στην ορολογία, τις αρχές και τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται στη μηχανική των ρευστών. Η μηχανική των ρευστών είναι ένα θέμα το οποίο ασχολείται τόσο με στατική ρευστού (ρευστά σε ηρεμία) όσο και με τη δυναμική του ρευστού (ρευστά σε κίνηση). Η ροή υγρών έχει ευρεία περιοχή εφαρμογής που κυμαίνεται από αεροδυναμική αυτοκινήτου / αεροπλάνου, εναλλάκτες θερμότητας, συστήματα καύσης, μικρορευστοειδή αλλά και εφαρμογές στη βιοϊατρική όπως η ροή αίματος σε τεχνητές καρδιές ή σε αρτηρίες.

Σε αυτό το μάθημα τα θέματα που καλύπτονται περιλαμβάνουν:

– Βασικές έννοιες. Συνεχές μέσο, μεγέθη μονάδες, διαστάσεις, ιδιότητες ρευστών, είδη ροής, θεμελιώδεις νόμοι, βασικές μέθοδοι ανάλυσης

– Κινηματική. Μέθοδοι περιγραφής πεδίων ροής, χρονικές παράγωγοι, ταχύτητα, επιτάχυνση, ροή μάζας και όγκου, αναπαράσταση ροής, ροϊκή συνάρτηση

– ∆υνάμεις και παραμόρφωση ρευστών. Φύση και μορφή δυνάμεων, ιξώδεις τάσεις, πίεση, παραμόρφωση

– Νευτωνικά και μη νευτωνικά ρευστά. Υλική σχέση, Νομος του Newton, σχέσεις ιξώδους Stokes, Μη νευτωνικά ρευστά

– Μακροσκοπική ανάλυση ροής. Θεώρημα μεταφοράς, εξισώσεις συνέχειας, ορμής, ενέργειας, εξίσωση μηχανικής ενέργειας.

– ∆ιαφορική ανάλυση ροής. Οριακές και αρχικές συνθήκες, εξισώσεις συνέχειας, ορμής, μηχανικής ενέργειας.

– ∆ιαστατική ανάλυση και ομοιότητα. Αρχές, το θεώρημα Π, αδιάστατες ομάδες, βασικές αρχές ομοιότητας

Η διδασκαλία γίνεται με παρουσίαση θεωρητικών ενοτήτων και παρουσίαση προβλημάτων στην πράξη.

Διδασκαλία

Η διδασκαλία του μαθήματος διαρκεί 13 εβδομάδες από 30ης Σεπτεμβρίου 2019 έως και 8ης Ιανουαρίου 2020.  Για κάθε εβδομάδα διδασκαλίας σχεδιάζονται τέσσερις ώρες θεωρία ή  εργαστηρίου ως εξής:

Θεωρία

Δευτέρα: 12:00  – 14:00, Αίθουσα Μ2, Μεταβατικό Κτίριο

Τετάρτη: 11:00  – 13:00, Αίθουσα Μ3, Μεταβατικό Κτίριο

Ώρες Γραφείου Διδάσκοντα

Καθημερινά 14:00-17:00, Ιατρική Σχολή, Εργαστήριο MEDLAB

Επικοινωνία με τον Διδάσκοντα

Τηλέφωνο: 2651007837

email: ansakel13@gmail.com

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα

Αυτό το μάθημα θα εξοικειώσει τον μηχανικό της επιστήμης των υλικών με την ορολογία που σχετίζεται με τη μηχανική των ρευστών και τη χρήση των ιδιοτήτων ρευστού στην επίλυση προβλημάτων. Αρχικά, θα αναπτύξουν μια διαισθητική κατανόηση της μηχανικής των ρευστών με έμφαση στη φυσική και τα φυσικά επιχειρήματα. Στη συνέχεια, θα δοθεί διορατικότητα στις βασικές αρχές της μηχανικής των ρευστών και θα μάθουν πώς να αντιμετωπίζουν τα υγρά συστήματα.

Οι στόχοι του μαθήματος είναι:

  1. Να εξοικειωθεί με την ορολογία που σχετίζεται με τη μηχανική ρευστών
  2. Να χρησιμοποιεί σωστά τις ιδιότητες του ρευστού για την επίλυση προβλημάτων
  3. Να κατανοήσει τις αρχές των ρυθμών ροής και της μέτρησης της ταχύτητας
  4. Να γνωρίζει τις κατηγορίες των ρευστών (Νευτώνεια, μη Νευτώνεια, Ιδανικά), καθώς και τα διάφορα είδη ροής (στρωτή, τυρβώδης, μόνιμη, μη μόνιμη, στροβιλή, αστρόβιλη, κ.λπ.).
  5. Να μπορεί να μελετά ρευστά σε κατάσταση ισορροπίας.
  6. Να μπορεί να μελετά ρευστά τα οποία βρίσκονται σε κίνηση.
  7. Να μπορεί να μελετά την δυναμική των ρευστών.
  8. Να μπορεί να εφαρμόζει τις κινηματικές εξισώσεις (συνέχειας, ορμής, ενέργειας) για την επίλυση προβλημάτων ροής ρευστών.
  9. Να μπορεί να εφαρμόζει την διαστατική ανάλυση για την μελέτη των πεδίων ροής.
  10. Να είναι σε θέση να μετατρέψει το φυσικό πρόβλημα σε μαθηματικό και να επιλέγει την κατάλληλη μέθοδο επίλυσης, αξιολογώντας και ερμηνεύοντας τα αποτελέσματα των υπολογισμών.
  11. Να μπορεί να εφαρμόζει τις βασικές αρχές της Μηχανικής των Ρευστών στην μετεωρολογία, αστροφυσική, εμβιομηχανική, αεροδυναμική, στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, κ.λπ.

Περιεχόμενο

  1. Γενικές έννοιες και ορισμοί

Περιγραφή Βασικών αρχών της Μηχανικής των Ρευστών.

  1. Στατική των ρευστών

Ανάλυση της μεταβολή της πιέσεως μετά της αποστάσεως για ένα ρευστό σε ισορροπία, καθώς και της ισορροπίας του ρευστού υπό την επίδραση ενός καθολικού πεδίου δυνάμεων.

  1. Κινηματική των ρευστών

Μέθοδοι περιγραφής της κινήσεως ρευστού.

  1. Ανάλυση της κινήσεως του ρευστού

Μετάθεση, περιστροφή, γραμμική και γωνιακή παραμόρφωση του ρευστού.

  1. Εξίσωση συνεχείας και ροϊκή συνάρτηση

Θεμελιώδεις αρχές της Δυναμικής των ρευστών και μαθηματική διατύπωση αυτών.

  1. Θεμελιώδεις Αρχές Διατήρησης-Μάζα

Η κατανόηση και η εφαρμογή των ισοζυγίων μάζας τόσο στην διαφορική όσο και στην ολοκληρωτική μορφή καθώς και του θεωρήματος μεταφοράς του Reynolds.

  1. Ιδανικά ρευστά ? Εξισώσεις κινήσεως και ολοκληρώματα αυτών

Δεύτερο αξίωμα του Newton και εξισώσεις Euler, θεώρημα Bernoulli.

  1. Πραγματικά ρευστά ? Κινηματικές εξισώσεις αυτών

Επιφανειακές δυνάμεις και ο τανυστής των τάσεων, εξισώσεις κινήσεως πραγματικών ρευστών.

  1. Εξίσωση ενέργειας

Πρώτο θερμοδυναμικό αξίωμα, εξίσωση ενέργειας, ακριβείς λύσεις των κινηματικών εξισώσεων.

Συγγράμματα

Το βασικό σύγγραμμα του μαθήματος είναι:

Μηχανική των Ρευστών, Άγγελου Θ. Παπαϊωάννου, Β’ Έκδοση

Εξέταση

Το μάθημα περιλαμβάνει εξέταση, εβδομαδιαίες ασκήσεις και πρόοδο (Οι ασκήσεις και η πρόοδος δεν είναι υποχρεωτικά).

Τελική Βαθμολογία

  • Εξέταση (60%).
  • Πρόοδος (20%).
  • Εβδομαδιαίες ασκήσεις (20%).
Βαθμολογία
Ανακοινώσεις

Το μάθημα της Ρευστομηχανικής τη Δευτέρα, 09/12/2019 αναβάλλεται λόγω ασθένειας του διδάσκοντα.

Βαθμολογία προόδου

Menu