Mecanica fluidelor. Culegere de probleme.

PREFATA

Prezenta carte este rezultatul experientei didactice si stiintifice a autorilor, dobandita pe parcursul vietii profesionale a acestora, la Universitatea „Dunarea de Jos” din Galati.

In introducerea lucrarii, se analizeaza in detaliu sistemele de unitati de masura: fizic, tehnic si international, precum si marimile fizice specifice mecanicii fluidelor: masa, forta, lucrul mecanic, puterea mecanica, energia, densitatea absoluta si relativa a fluidelor, greutatea specifica absoluta si relativa, viscozitatea si presiunea fluidelor.

Cartea cuprinde, in ansamblul sau, un numar de 15 capitole, la inceputul fiecaruia prezentandu-se, in rezumat, principalele relatii cu ajutorul carora se determina solutiile problemelor capitolului respectiv, iar apoi sunt rezolvate, in detaliu, un numar de probleme pentru fiecare capitol, dupa cum urmeaza:
- capitolul 1, Proprietatile fizice ale fluidelor, rezolva un numar de 7 probleme referitoare la aceste proprietati;
- capitolul 2, Ecuatia fundamentala a staticii, solutioneaza un numar de 9 probleme;
- capitolul 3, Forta hidrostatica asupra ariilor plane, rezolva un numar de 7 probleme;
- capitolul 4, Forta hidrostatica asupra ariei oarecare, trateaza un numar de 8 probleme;
- capitolul 5, Plutirea corpurilor, rezolva 5 un numar de 5 probleme;
- capitolul 6, Repausul relativ al lichidelor, solutioneaza un numar 4 probleme;
- capitolul 7, Ecuatia de continuitate si ecuatia de miscare a lui Daniel Bernoulli, rezolva un numar de 4 probleme;
- capitolul 8, Teoremele impulsului si momentului cinetic, solutioneaza un numar de 4 probleme;
- capitolul 9, Miscarea plana potentiala, rezolva un numar de 8 probleme;
- capitolul 10, Aplicatii la analiza dimensionala, solutioneaza o singura problema de patru ori, o data cu metoda Rayleigh si de trei ori prin cele trei procedee ale metodei Buckingham;
- capitolul 11, Aplicatii la teoria similitudinii, rezolva un numar de 5 probleme;
- capitolul 12, Aplicatii la studiul regimurilor de curgere, solutioneaza un numar de 4 probleme;
- capitolul 13, Aplicatii la ecuatia Navier- Stokes, rezolva un numar de 3 probleme;
- capitolul 14, Curgerea prin orificii si ajutaje, solutioneaza un numar de 4 probleme;
- capitolul 15, Curgerea permanenta prin conductele cilindrice sub presiune, rezolva un numar de 4 probleme.

Ne exprimam speranta ca aceasta carte va fi utila specialistilor din domeniul mecanic, care studiaza mecanica fluidelor si aplicatiile tehnice ale acesteia, precum si studentilor din invatamantul tehnic superior. Autorilor inscrisi in bibliografia cartii noastre le exprimam totala noastra gratitudine, deoarece lucrarile acestora ne-au fost de un real folos in realizarea acestei carti.

In sfarsit, exprimam de asemenea, multumiri sponsorului, firma RULM SRL Braila si Editurii AGIR pentru sprijinul acordat la aparitia lucrarii noastre.

Autorii

CUPRINS

SISTEME DE UNITATI DE MASURA SI MARIMI FIZICE SPECIFICE MECANICII FLUIDELOR 9
0.1. Sisteme de unitati de masura 9
0.2. Marimi fizice specifice 11

1. PROPRIETATILE FIZICE ALE FLUIDELOR 16
1.1. Definitii si relatii de calcul 16
1.2. Aplicatii 16

2. ECUATIA FUNDAMENTALA A STATICII 25
2.1. Relatii de calcul 25
2.2. Aplicatii 25

3. FORTA HIDROSTATICA ASUPRA ARIEI PLANE 36
3.1. Relatii de calcul 36
3.2. Aplicatii 37

4. FORTA HIDROSTATICA ASUPRA ARIEI OARECARE 45
4.1. Relatii de calcul 45
4.2. Aplicatii 45

5. PLUTIREA CORPURILOR 57
5.1. Relatii de calcul 57
5.2. Aplicatii 57

6. REPAUSUL RELATIV AL LICHIDELOR 69
6.1. Relatii de calcul 69
6.2. Aplicatii 69

7. ECUATIA DE CONTINUITATE SI ECUATIA DE MISCARE A LUI DANIEL BERNOULLI 80
7.1. Relatii de calcul 80
7.2. Aplicatii 81

8. TEOREMELE IMPULSULUI SI MOMENTULUI CINETIC 86
8.1. Relatii de calcul 86
8.2. Aplicatii 87

9. MISCAREA PLANA POTENTIALA 94
9.1. Definitii si relatii de calcul 94
9.2. Studiul miscarilor plane potentiale simple 95
9.2.1. Curentul axial sau curentul omogen-uniform 95
9.2.2. Sursa 95
9.2.3. Absortia 96
9.2.4. Vartejul 96
9.3. Studiul miscarilor plane potentiale compuse 97
9.3.1. Dipolul 97
9.3.2. Curgerea fara circulatie 97
9.4. Aplicatii 99

10. ANALIZA DIMENSIONALA 104
10.1. Defintii si relatii de calcul 104
10.2. Aplicatie 104
10.2.1. Metoda Rayleigh 104
10.2.2. Metoda Buckingham 107

11. TEORIA SIMILITUDINII 113
11.1. Relatii de calcul 113
11.2. Aplicatii 114

12. ANALIZA REGIMURILOR DE CURGERE 120
12.1. Relatii de calcul 120
12.2. Aplicatii 122

13. ECUATIA DE MISCARE NAVIER-STOKES 128
13.1. Relatii de calcul 128
13.2. Aplicatii 128

14. CURGEREA PRIN ORIFICII SI AJUTAJE 140
14.1. Relatii de calcul 140
14.2. Aplicatii 140

15. CURGEREA PERMANENTA PRIN CONDUCTELE CIRCULARE SUB PRESIUNE 147
15.1. Relatii de calcul 147
15.2. Aplicatii 148

BIBLIOGRAFIE 157

DESPRE AUTORI

Prof. univ. dr. ing. Cristea ARGHIRESCU este absolvent al Institutului de Constructii din Bucuresti, Facultatea de utilaj tehnologic, promotia 1967 si doctor inginer din 1981, cu teza: Analiza regimurilor sistemelor volumice in circuit inchis pentru tractiunea utilajelor terasiere.

A desfasurat o activitate profesionala ca inginer proiectant pentru utilaje de constructii, la Uzina de Utilaj Greu „Progresul” din Braila, (1967-1970); inginer proiectant, cercetator stiintific si cercetator stiintific principal gradul III la I.C.P.U.C. Braila, (1970-1977); sef lucr. univ., (1977-1990); conf. univ. dr. (1990-2000), prof. univ. dr. al Universitatii „Dunarea de Jos” din Galati, din 2000 si pana la pensionare in 2004.

Autor al 50 articole si comunicari stiintifice, 3 manuale universitare: Actionari hidraulice - note de curs, litografie, 1984, Universitatea din Galati; Bazele mecanicii fluidelor, 1999, Editura Fundatiei Universitare „Dunarea de Jos” din Galati, ISBN 973-9942-0-7; Mecanica fluidelor aplicata, 2000, Editura Fundatiei Universitare „Dunarea de Jos” din Galati, ISBN 973-8139-16-3; precum si monografia: Analiza regimurilor pompelor si motoarelor volumice, 2010, Editura AGIR Bucuresti, ISBN 978-973-720-304-5.

Sef lucrari dr. ing. Florin NEDELCUT este absolvent al Universitatii din Galati, Facultatea de mecanica, sectia Nave si instalatii de bord, promotia februarie 1978 si doctor inginer din 2003, in specialitatea Hidrodinamica navala si structuri navale, cu teza: Contributii originale privind comportarea pe valuri a navelor de suprafata, studiata prin simulare numerica.

A desfasurat o activitate profesionala ca inginer navalist la Santierul Naval Braila (1978-1982) si la ICEPRONAV - Institutul de cercetare si proiectare in industria navala din Galati (1982-1989); analist programator la Centrul Teritorial de Calcul Electronic Braila, (1989-1998); asistent univ. (1998-2001) si sef de lucrari in cadrul Universitatii „Dunarea de Jos” din Galati, din 2001 si pana in prezent.

Este coautor la 2 doua manuale universitare (format digital), autor sau coautor la 33 de articole publicate si comunicari stiintifice din tara si strainatate, a prezentat 30 de lucrari la diferite conferinte si simpozioane, a fost director de grant la un contract de cercetare PN-II Parteneriate (2008-2011) si a participat la 13 contracte de cercetare (coordonator pentru 6 dintre ele); a obtinut trei certificate de inventator si unul de inovator.

Ing. Diana-Cristina ARGHIRESCU este asolventa a Universitatii Politehnica din Bucuresti, Facultatea de Inginerie Aerospatiala, specializarea aeronave, promotia iunie 1993.

A activat ca prep. univ., (1993-1997) si asist. univ., (1997-2000), la Universitatea „Dunarea de Jos” din Galati.

Coautoare a 7 articole stiintifice si 2 manuale universitare: Bazele Mecanicii fluidelor, Editura Fundatiei Universitare „Dunarea de Jos” din Galati, 1999, ISBN 973-9942-0-7; Mecanica fluidelor aplicata, 2000, Editura Fundatiei Universitare „Dunarea de Jos” din Galati, ISBN 973-8139-16-3; monografia: Analiza regimurilor pompelor si motoarelor volumice, 2010, Editura AGIR, Bucuresti, ISBN 978-973-720-304-5.