Στοιχεία Μαθήματος
Διδάσκων (Διδάσκοντες):
Προπτυχιακά Μαθήματα, 5o Εξάμηνο (3ο Έτος, Χειμερινό)
Κατηγορία μαθήματος: Υποχρεωτικά Μαθήματα
Τύπος Μαθήματος: Επιστημονικής Περιοχής
Γλώσσα Διδασκαλίας: Ελληνικά
Κωδικός Μαθήματος: CHM_550
Μονάδες: 4
Μονάδες ECTS: 6
Τύπος Διδασκαλίας: Διαλέξεις (3Ωρ./Εβδ.) Φροντηστήριο (2Ωρ./Εβδ.) Εργασίες (26/Εξάμηνο)
Διαθέσιμότητα μαθήματος σε φοιτητές Erasmus: Όχι
Σύνδεσμος URL Περιεχομένου Μαθήματος: E-Class (CMNG2201)
Λεπτομέρειες Μαθήματος

Στο τέλος του μαθήματος ο φοιτητής θα πρέπει να κατανοεί:

  1. Τις βασικές αρχές που διέπουν τη ροή ρευστών και να μπορεί να καταστρώνει μικροσκοπικά και μακροσκοπικά ισοζύγια μάζας και ορμής.
  2. Την έννοια του τανυστή των τάσεων και να τον εφαρμόζει στον υπολογισμό των ασκούμενων δυνάμεων σε ένα σώμα ή μια επιφάνεια.
  3. Τη φυσική σημασία και την αξία των σχετικών αδιάστατων αριθμών για την επίλυση προβλημάτων. Ιδιαίτερα πρέπει να κατανοεί τη σημασία του αριθμού Reynolds και τις απλοποιήσεις που μπορούν γίνουν όταν είναι μικρότερος της μονάδας (έρπουσα ροή) ή μεγαλύτερος της μονάδας (ροή δυναμικού και συνοριακού στρώματος)

Στο τέλος του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:

  1. Θα μπορεί να απλοποιεί σύνθετα φαινόμενα ροής σε απλούστερα και θα επιλύει τα τελευταία σε απλές γεωμετρίες για Νευτωνικά ρευστά.
  2. Θα καταστρώνει και θα απλοποιεί ισοζύγια ορμής και μάζας, θα προσδιορίζει τις κατάλληλες βοηθητικές συνθήκες και θα επιλύει τις τελικές εξισώσεις.
  3. Θα κατανοεί τη διαφορά μεταξύ έρπουσας, στρωτής και τυρβώδους ροής και ροής δυναμικού και συνοριακού στρώματος, τις απαιτούμενες σε κάθε μια παραδοχές, απλοποιήσεις και τη διαδικασία επίλυσης των αντίστοιχων προβλημάτων.

Προαπαιτούμενα μαθήματα δεν έχουν θεσμοθετηθεί. Οι φοιτητές πρέπει όμως να έχουν καλή γνώση Διαφορικού & Ολοκληρωτικού λογισμού και επίλυσης Διαφορικών Εξισώσεων. Τα αντίστοιχα μαθήματα είναι: CHM_102, CHM_201, CHM_300, CHM_402

ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Ορισμοί. Υπόθεση του συνεχούς. Φυσικοί νόμοι για την επίλυση προβλημάτων ροής. Σύστημα και όγκος ελέγχου. Nευτώνια και μη-Νευτώνια ρευστά.

ΣΤΑΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ. Διαφορική εξίσωση γραμμικής ορμής για στατικά ρευστά. Μανόμετρα. Υδροστατικές δυνάμεις. Άνωση.

ΜΟΝΟΔΙΑΣΤΑΤΕΣ, ΣΤΑΘΕΡΕΣ, ΣΤΡΩΤΕΣ ΡΟΕΣ. Ανάλυση βάσει διαφορικού υλικού όγκου και διαφορικού όγκου ελέγχου. Παραδείγματα με Νευτώνια ρευστά.

ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ. Υλικές & Χωρικές Συντεταγμένες. Χρονοπαράγωγοι (μερική, ολική, υλική). Ταχύτητα και επιτάχυνση. Θεώρημα μεταφοράς του Reynolds. Σχέση μεταξύ κλειστού συστήματος και όγκου ελέγχου. Μακροσκοπικό ισοζύγιο μάζας. Εξίσωση συνέχειας. Γραμμές ροής, τροχιές ροής, γραμμές κοινής προέλευσης. Συνάρτηση ροής.

ΜΑΚΡΟΣΚΟΠΙΚΑ ΙΣΟΖΥΓΙΑ. Ισοζύγιο γραμμικής ορμής. Ισοζύγια στροφορμής. Ισοζύγιο ενέργειας.

ΤΑΝΥΣΤΗΣ ΤΩΝ ΤΑΣΕΩΝ. Τάση σε σημείο. Ολικός τανυστής των τάσεων και η συμμετρία του. Εξίσωση κινήσεως του Cauchy.

ΡΕΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ. Τανυστής των ρυθμών παραμόρφωσης. Νόμος ιξώδους του Newton - δυναμικό και κινηματικό ιξώδες. Μη-Νευτώνια συμπεριφορά.

ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ NAVIER-STOKES. Ανάπτυξη της εξίσωσης ΝS. Αδιάστατη μορφή. Αριθμοί Reynolds και Froude. Ιδανική ροή, εξίσωση Euler, Stokes και Bernoulli. Δυναμική ροή. Έρπουσα ροή. Δισδιάστατη, ασυμπίεστη ροή βάσει της συνάρτησης ροής.

ΜΟΝΟΔΙΑΣΤΑΤΕΣ, ΣΤΑΘΕΡΕΣ, ΣΤΡΩΤΕΣ ΡΟΕΣ, ΕΠΑΝΕΠΙΣΚΕΨΗ. Παραδείγματα Νευτωνίων και μη-Νευτωνίων ροών.

ΡΟΗ ΣΕ ΜΙΚΡΟΥΣ ΑΡΙΘΜΟΥΣ Re. Έρπουσα ροή, Ροή γύρω από σφαίρα, ροή λίπανσης.

ΡΟΗ ΣΕ ΜΕΓΑΛΟΥΣ ΑΡΙΘΜΟΥΣ Re, ΣΥΝΟΡΙΑΚΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ. Εξισώσεις κινήσεως μέσα στο συνοριακό στρώμα και έξω από αυτό (Δυναμική ροή). Αποκόλληση συνοριακού στρώματος. Ακριβής και προσεγγιστική επίλυση συνοριακών στρωμάτων πάνω από πλάκα.

Χρήση ιστοσελίδων και e-class

Οργάνωση Διδασκαλίας

Δραστηριότητα

Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου

Διαλέξεις

110

Φροντιστήρια

55

Συνολικός Φόρτος Εργασίας (ECTS Standards):

165 Ώρες

Γλώσσα αξιολόγησης είναι η Ελληνική.

Η αξιολόγηση γίνεται με την τελική γραπτή εξέταση (100%)

Τα κριτήρια αξιολόγησης αναφέρονται ρητά στο eclass του μαθήματος: https://eclass.upatras.gr/courses/CMNG2201/ και στο φύλλο μαθήματος στον Οδηγό Σπουδών

Βιβλίο του Μαθήματος

«Ρευστομηχανική», Α. Παγιατάκη, εκδόσεις Παν. Πατρών

Επιπλέον βιβλιογραφία: Σημειώσεις αναρτημένες στο e-class

  1. Introductiοn to Fluid Mechanics, Whitaker S., 1981, Krieger
  2. Introduction to Fluid Mechanics, 8th Ed., Fox R.W., McDonald A.T., 2012, Wiley
  3. Μηχανική των Ρευστών, Ι και ΙΙ, Παπαϊωάννου, Α., 2002, Κοράλι
  4. Transport Phenomena, Revised 2nd Ed., Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N. 2007, Wiley
  5. Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer, Welty J.R., Wicks C.E., Wilson R.E., 1984, Wiley.
  6. Multimedia Fluid Mechanics, CD-ROM, Homsy et al., 2000, Cambridge