دانلود رایگان کتاب تئوری لایه مرزی (Boundary Layer Theory, Hermann Schlichting, Ninth Edition) ویرایش نهم

درباره کتاب تئوری لایه مرزی

کتاب تئوری لایه مرزی اثر هرمان اشلیختینگ یکی از مهم‌ترین مراجع در خصوص مطالعات لایه مرزی در رشته‌های مهندسی مکانیک، علوم آب، مهندسی عمران و … و در مقاطع ارشد و بالاتر در گرایش‌های مهندسی مکانیک، مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، مهندسی کشتی سازی، مهندسی سواحل بنادر و سازه‌های دریایی و … است.

لایه مرزی

لایه مرزی (Boundary layer) مفهومی بنیادی در پدیده‌های انتقال می‌باشد و به لایه ای از یک سیال در نزدیکی یک سطح که اثرات ویسکوزیته در آن بالاست، گفته می‌شود.

لایه مرزی عبارت است از سیالی که تحت تأثیر گرما، اندازه حرکت یا انتقال جرم ناشی از یک سطح مشترک قرار گرفته باشد که این سطح مشترک می‌تواند ساکن یا متحرک باشد.

به عنوان نمونه می‌توان به لایه‌ای از سیال که در نزدیکی یک منبع گرما مانند رادیاتور قرار دارد، اشاره کرد. لایه نزدیک منبع گرم با گرفتن گرما از منبع گرما پروفیلی از تغییرات دما ایجاد می‌کند که پیامد آن تغییر چگالی سیال است و موجب شروع جریان همرفت می‌شود. در علم دینامیک سیالات نیز پدیده‌هایی مانند نیروی مقاوم و جدایش جریان به تغییرات در شکل و اندازه لایه مرزی سرعت سیال در اطراف جسم متحرک وابسته است.

یکی از مهمترین کاربرد‌های تئوری لایه‌ی مرزی، محاسبه ی نیروی پسا بر روی اجسام مختلف، نظیر یک صفحه مسطح با زاویه حمله صفر، یک کشتی، بال یک هواپیما، بدنه‌ی یک هواپیما یا پره‌های یک توربین می‌باشد. علاوه براین، تئوری لایه مرزی می‌تواند به این سوال مهم پاسخ دهد که یک جسم می‌بایست چه شکلی داشته باشد تا جدایی جریان بر روی آن پدید نیاید.

معادلات لایه مرزی

محاسبه معادلات لایه مرزی یکی از پیشرفت‌های مهم در دینامیک سیالات بود. با کمک روش تحلیل درجه-بزرگی معادلات معروف ناویر-استوکس برای یک سیال ویسکوز را می‌توان تا حد زیادی در محدوده لایه مرزی ساده‌سازی کرد.

به ویژه، منحنی مشخصه معادلات دیفرانسیل مشتقات جزئی (PDE) به شکل یک سهمی در می‌آید، در حالیکه معادله کامل ناویر-استوکس به شکل یک منحنی بیضوی است. این مورد باعث ساده شدن زیاد مسئله می‌شود.

با تخمین لایه مرزی، جریان به دو قسمت تقسیم می‌شود، یک قسمت جریان بدون لزجت (inviscid) که حل آن ساده است و یک لایه مرزی، که با معادله PDE ساده‌تری برای حل کردن بیان می‌شود. معادلات پیوستگی و ناویر-استوکس برای یک جریان دو-بعدی پایدار تراکم ناپذیر در مختصات دکارتی به شکل زیر داده می‌شود :

که در آن u و v مولفه‌های سرعت، ρ چگالی، p فشار و υ ویسکوزیته سینماتیک سیال در یک نقطه می‌باشد.

فصل های کتاب Boundary Layer Theory

کتاب حاضر از چهار بخش کلی

• اصول جریان‌های لزج
• لایه مرزی آرام
• انتقال آرام-آشفته
• روش‌های عددی در تئوری لایه مرزی

و مجموعا از ۲۳ فصل تشکیل شده است.