An Introduction to the Mechanics of Incompressible Fluids

این کتاب دسترسی آزاد به خواننده اجازه می‌دهد تا عمده مشکلات جریان سیال را با سرعتی سریع درک کند. با شروع مفاهیم اساسی قوانین بقای توسعه یافته با استفاده از مکانیک پیوسته، تراکم ناپذیری یک سیال توضیح داده شده و مدل‌سازی می‌شود که منجر به معادله معروف ناویر-استوکس می‌شود که بر دینامیک سیالات حاکم است. چند راه حل دقیق برای موارد گذرا و حالت پایدار در مختصات دکارتی و متقارن محوری پیشنهاد شده است. مجموعه خاصی از مثال‌ها با جریان‌های خزنده یا استوکس مرتبط است، جایی که ویسکوزیته پدیده فیزیکی غالب است. جریان های چرخشی با معرفی متغیرهای پیچیده درمان می شوند. استفاده از نگاشت منسجم و تبدیل جوکوفسکی امکان درمان جریان اطراف یک ایرفویل را فراهم می کند. تئوری لایه مرزی رویکرد قبلی را با معادلات پراندتل، حل آنها برای حالت صفحه تخت و معادله انتگرال فون کارمن تصحیح می کند. ناپایداری جریان سیال برای جریان های موازی با استفاده از معادله Orr-Sommerfeld بررسی می شود. پایداری جریان کوئت دایره ای نیز شرح داده شده است. کتاب با مدل‌سازی تلاطم توسط معادلات ناویر-استوکس با میانگین رینولدز و شبیه‌سازی‌های گردابی بزرگ به پایان می‌رسد. هر فصل شامل مسائل کاربردی مفید و راه‌حل‌های آنها می‌شود.

این کتاب برای مهندسان، فیزیکدانان و دانشمندان علاقه‌مند مفید است. در زمینه جذاب مکانیک سیالات.

This open access book allows the reader to grasp the main bulk of fluid flow problems at a brisk pace. Starting with the basic concepts of conservation laws developed using continuum mechanics, the incompressibility of a fluid is explained and modeled, leading to the famous Navier-Stokes equation that governs the dynamics of fluids. Some exact solutions for transient and steady-state cases in Cartesian and axisymmetric coordinates are proposed. A particular set of examples is associated with creeping or Stokes flows, where viscosity is the dominant physical phenomenon. Irrotational flows are treated by introducing complex variables. The use of the conformal mapping and the Joukowski transformation allows the treatment of the flow around an airfoil.  The boundary layer theory corrects the earlier approach with the Prandtl equations, their solution for the case of a flat plate, and the von Karman integral equation. The instability of fluid flows is studied for parallel flows using the Orr-Sommerfeld equation. The stability of a circular Couette flow is also described. The book ends with the modeling of turbulence by the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations and large-eddy simulations. Each chapter includes useful practice problems and their solutions.

The book is useful for engineers, physicists, and scientists interested in the fascinating field of fluid mechanics.