Mechanika płynów dla inżynierów budownictwa

Mechanika płynów jest bardzo ważnym przedmiotem dla adeptów lub praktyków, ponieważ jej zasady znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach inżynierii. Wiedza z tego zakresu jest niezbędna podczas projektowania zapór, wałów przeciwpowodziowych oraz zbiorników na ciecze. Znajomość mechaniki płynów pomaga także w projektowaniu dróg, lotnisk i budynków, szczególnie w zakresie odwodnienia i retencjonowania wody. Istotną rolę odgrywa również przy projektowaniu systemów zaopatrzenia w wodę, kanalizacji oraz wentylacji. Stanowi on rozwinięcie wcześniejszego opracowania, wzbogacone o nowe zagadnienia związane z oddziaływaniem cieczy i obliczeniami inżynierskimi. Autor starał się połączyć ścisłość naukowego wywodu z praktycznym podejściem do rozwiązywania problemów inżynierskich. Książka jest przeznaczona zarówno dla osób zainteresowanych teorią, jak i dla tych, którzy chcą skupić się na praktycznych zastosowaniach mechaniki płynów.

SPIS TREŚCI

Wstęp – 9

1. Wiadomości wstępne – 11

1.1. Litery greckie – 11
1.2. Liczby i przedrostki – 11
1.3. Układy jednostek – 12
  1.3.1. Układ SI – 12
  1.3.2. Układ MKS – 14
  1.3.3. Wybrane jednostki pozaukładowe – 15
  1.3.4. Jednostki miar inne niż legalne, stosowane w działalności związanej z obronnością państwa – 16
1.4. Stałe i inne wielkości fizyczne – 17
1.5. Przykłady – 20

2. Parametry charakteryzujące ciecz – 23

2.1. Gęstość cieczy – 23
2.2. Ciężar cieczy – 23
2.3. Ciężar właściwy – 24
2.4. Lepkość – 24
2.5. Moduł sprężystości objętościowej – 25
2.6. Przykłady – 26
  2.6.1. Obliczanie gęstości – 26
  2.6.2. Obliczanie ciężaru właściwego – 26
  2.6.3. Przeliczanie gęstość–ciężar właściwy – 27
  2.6.4. Przeliczanie ciężar właściwy–gęstość – 27
  2.6.5. Obliczenia kinematycznego współczynnika lepkości – 29

3. Równania opisujące ciecz – 29

3.1. Równanie ciągłości cieczy – 32
3.2. Siły działające na ciecz – 33
3.3. Równanie ruchu cieczy – 34
3.4. Przykład – dobór przekroju rurociągu transportującego ciecz – 37

4. Ciśnienie – 37

4.1. Ciśnienie wywołane siłą powierzchniową – 37
4.2. Ciśnienie wywołane siłą masową – 39
4.3. Ciśnienie pochodzące od słupa gazu – 40
4.4. Wysokość ciśnienia – 40
4.5. Ciśnienie piezometryczne, podciśnienie i nadciśnienie – 40
4.6. Obliczanie ciśnienia w złożonych układach zbiorników – 41
4.7. Jednostki ciśnienia – 42
4.8. Przeliczanie jednostek ciśnienia – 46

5. Parcie hydrostatyczne – 57

5.1. Parcie na ściany płaskie – metoda analityczna – 57
5.2. Parcie na ściany płaskie – metoda bryły objętości parcia – 63
5.3. Pozorne zwierciadło cieczy – 73
5.4. Porównanie obydwu metod obliczania parcia na ściany płaskie – 75
5.5. Parcie na ściany zakrzywione – 76
5.6. Wypór – 78
5.7. Przykłady – 80

6. Praca, moc i energia cieczy – 111

6.1. Praca sił parcia – 111
6.2. Moc – 111
6.3. Energia – 112
6.4. Przykłady – 112

7. Względna równowaga cieczy – 115

7.1. Podstawowe równanie hydrostatyki – 115
7.2. Przykłady – 116

8. Ruch cieczy – 121

8.1. Pojęcia podstawowe – 121
8.2. Ciecz idealna – 123
8.3. Ciecz rzeczywista – 126
8.4. Linia energii i linia ciśnienia – 131
8.5. Przepływ przez rurociąg – 134

9. Przepływ cieczy w korycie otwartym – 145

9.1. Zasady obliczania natężenia przepływu – 145
9.2. Koryta jednodzielne i wielodzielne – 147
9.3. Reżim ruchu – 152
9.4. Ruch jednostajny – 156
9.5. Wzory teoretyczne – 156
9.6. Naprężenia ścinające – 159
9.7. Spadek hydrauliczny – 160

10. Przepływ przez otwory i przelewy – 169

10.1. Wypływ przez otwory – 169
10.2. Przelewy – 172
10.3. Spusty i przełazy – 184
10.4. Przykłady obliczeniowe – 185

11. Dynamiczne oddziaływanie strumienia cieczy – 193

11.1. Podstawy teoretyczne – 193
11.2. Uderzenie hydrauliczne – 194
11.3. Zjawiska towarzyszące – 198
11.4. Oddziaływanie strumienia cieczy na przeszkodę – 199
11.5. Przykłady obliczeniowe – 203

12. Przepływ wody w gruncie – 207

12.1. Równanie filtracji – 207
12.2. Położenie zwierciadła wody w gruncie – 210
12.3. Natężenie przepływu – 211
12.4. Parcie filtrujące wody – 215
12.5. Prędkość adwekcji – 217
12.6. Przykłady obliczeniowe – 217

13. Charakterystyki geometryczne figur płaskich – 223

13.1. Środek ciężkości figury płaskiej – 223
13.2. Moment bezwładności figury płaskiej – 226
13.3. Środek ciężkości stożka – 237
13.4. Charakterystyki geometryczne podstawowych figur płaskich – 239

14. Dodatek 2 – Podstawowe pojęcia, wzory oraz stałe fizyczne i matematyczne – 241

14.1. Potęga i wzory – 244
14.2. Wybrane stałe fizyczne i matematyczne – 245
14.3. Operatory matematyczne – 245
14.3.1. Gradient – 246
14.3.2. Dywergencja – 246
14.3.3. Laplasjan – 246

15. Dodatek 3 – Wyprowadzenie wzorów uzupełniających – 249

15.1. Współczynnik Saint-Venanta – 249
15.2. Współczynnik nierównomierności pędu – 250
15.3. Naprężenie ścinające – wyprowadzenie oparte na zamianie energii na pracę – 250
15.4. Druga głębokość sprzężona odskoku hydraulicznego – 251
15.5. Rozszerzanie się rurociągu przy uderzeniu hydraulicznym – 255

Literatura – 261