Mechanika Płynów – Wybrane zagadnienia w ujęciu komputerowym

Opis

Książka ta, podobnie jak wydana wcześniej w tej serii” Termodynamika, zagadnienia praktyczne w ogrzewnictwie i klimatyzacji” jest syntetycznym przewodnikiem po zagadnieniach inżynierskich. Jej tematyka dotyczy wybranych zagadnień z mechaniki płynów. Książka stanowi zbiór około 50 przykładów typowych, praktycznych problemów spotykanych w inżynierii środowiska. W każdym z rozdziałów został zaprezentowany krótki opis teoretyczny, z wyjaśnieniem istoty zjawiska i podstawowych pojęć. Opis ma syntetyczną formę; z reguły nie podano w nim wyprowadzenia wzorów i przekształceń algebraicznych, formułując jedynie warunki wejściowe i przedstawiając końcowe postaci formuł obliczeniowych. Zwolniono także Czytelnika z trudu obliczania całek, podając uogólnione wyniki obliczeń (np. w przypadku parcia wywieranego na ściankę płaską i cylindryczną oraz w zagadnieniach wypływu cieczy i gazu).
Rozwiązanie zadań ma formę arkuszy kalkulacyjnych lub programów komputerowych, umożliwiających modyfikację danych liczbowych. Każdy z arkuszy może być rozbudowany przez odpowiednio przygotowanego Czytelnika i dostosowany do bardziej skomplikowanych obliczeń niż zaprezentowano w książce.
Podstawowym narzędziem obliczeniowym jest arkusz kalkulacyjny. Jedynie zagadnienia wymagające bardziej wyrafinowanych metod programowania rozwiązano przy pomocy programów komputerowych (PASCAL). Wykorzystanie procedur numerycznych pozwoliło rozwiązać wiele zagadnień bez niepotrzebnych uproszczeń. Użycie komputerowego wspomagania obliczeń pozwala na całkowite wyeliminowanie tablic i nomogramów. W skomputeryzowanych obliczeniach formuła Colebrooka-White’a przestaje być uciążliwa, w związku z czym może być zastosowana, np. do obliczenia kanałów otwartych w miejsce, mniej dokładnej, metody Manninga.
Książka jest przeznaczona w głównej mierze dla inżynierów zajmujących się projektowaniem systemów wodociągowych, kanalizacyjnych, grzewczych i klimatyzacyjnych oraz dla studentów Wydziałów Inżynierii Środowiska uczelni technicznych. Zawiera także pewne elementy wiedzy niezbędnej w hydrologii. Wybór zagadnień jest subiektywnie uwarunkowany przez autora. Niektóre zagadnienia mechaniki płynów, jako mające mniejsze znaczenie w inżynierii środowiska, pominięto. Należą do nich, np. uderzenie hydrauliczne, stateczność ciała zanurzonego w cieczy, teoria pola, itp. Zagadnienia te szeroko omówiono w specjalistycznej literaturze.
Czytelnik powinien mieć przygotowanie matematyczne na poziomie szkoły wyższej. W formie graficznej przykładów przyjęto konwencję oznaczania pola danych kolorem białym. Bloki zacienione są wypełniane wielkościami wyliczonymi w programie.
Autor składa podziękowanie Recenzentowi, Panu dr. inż. Marianowi Rubikowi za cenne sugestie merytoryczne, językowe i redakcyjne, wykorzystane przy pisaniu książki.
Przedmowa
SPIS PRZYKŁDÓW
1. PODSTAWOWE POJĘCIA I WIELKOŚCI ORAZ JEDNOSTKI MIAR
1.1. Podstawowe pojęcia mechaniki płynów
1.2. Podstawowe parametry stanu układu
1.3. Praca, energia, ciepło, cieplno-energetyczne parametry stanu układu
1.4. Właściwości fizyczne płynów
2. STATYKA PŁYNÓW
2.1. Ciśnienie hydrostatyczne
2.2. Manometry cieczowe
2.3. Parcie cieczy na ściankę płaską i zakrzywioną
3. RÓWNANIA RUCHU PŁYNU
3.1. Równanie ciągłości
3.2. Równania Naviera-Stokesa i ich szczególne przypadki
3.3. Równanie Bernoulliego 3.4. Topologia układów hydraulicznych
3.5. Straty ciśnienia przy przepływie płynów
3.6. Współczynnik oporów liniowych w ruchu laminarnym i burzliwym
4. PRZEPŁYW CIECZY
4.1. Równanie Bernoulliego w przypadku ustalonego przepływu cieczy 4.2. Wybrane przykłady obliczeń hydraulicznych rurociągów transportu cieczy pod ciśnieniem 4.2.1. Sieć wodociągowa 4.2.2. Wewnętrzna instalacja wody zimnej i ciepłej 4.2.3. Sieć ciepłownicza 4.2.4. Instalacja centralnego ogrzewania (obliczenia z uwzględnieniem ciśnienia czynnego) 4.2.5. Instalacja chłodzenia 4.2.6. Nieizotermiczny przepływ cieczy 4.3. Dobór pomp w układach ciśnieniowego transportu cieczy 4.4. Przepływ cieczy w przewodach bezciśnieniowych 4.4.1. Obliczenia hydrauliczne przewodów bezciśnieniowych za pomocą wzoru Darcy-Weisbacha i Colebrooka-White’a 4.4.2. Obliczenia hydrauliczne przewodów bezciśnieniowych za pomocą wzoru Manninga 4.4.3. Minimum energii całkowitej przy przepływie cieczy w przewodach bezciśnieniowych 4.5. Przepływ cieczy w ośrodkach porowatych 4.5.1. Filtracja w gruncie 4.5.2. Równomierny liniowy dopływ wody 4.5.3. Obliczenia hydrauliczne kanałów otwartych przy ciągłej infiltracji bocznej
5. WYPŁYW CIECZY
5.1. Równanie Bernoulliego w przypadku wypływu cieczy
5.2. Obliczenia strumienia objętości cieczy wypływającej z otworu
5.3.. Obliczenie czasu wypływu cieczy i czasu wyrównania poziomu cieczy w połączonych zbiornikach
5.4. Obliczenie przelewów
6. PRZEPŁYW GAZÓW LEPKICH
6.1. Równanie Bernoulliego w przypadku ustalonego przepływu gazu
6.2. Adiabatyczny i nieadiabatyczny przepływ gazu
6.3. Przepływ gazów przy uwzględnieniu zmiany właściwości fizycznych wzdłuż drogi przepływu
6.4. Przepływ gazów bez uwzględnienia zmiany właściwości fizycznych wzdłuż drogi przepływu
6.5. Wybrane przykłady obliczeń hydraulicznych rurociągów gazowych
6.5.1. Sieć gazowa niskiego ciśnienia
6.5.2. Instalacja gazowa niskiego ciśnienia
6.5.3. Sieć gazowa średniego ciśnienia
6.5.4. Sieci gazów technicznych lub medycznych
6.5.5. Sieć parowa
6.5.6. Instalacja wentylacyjna
6.5.7. Instalacja odprowadzenia spalin
6.6. Dobór wentylatorów i sprężarek w układach ciśnieniowego transportu gazów
6.6.1. Dobór wentylatorów
6.6.2. Dobór sprężarek
7. WYPŁYW GAZU
7.1. Równanie Bernoulliego w przypadku wypływu gazu
7.2. Adiabatyczny (izentropowy) wypływ gazu
7.3. Izentalpowo-izentropowy wypływ gazu