GupShup Study
 
  
Basics of Fluid Mechanics free pdf lecture notes
Neeraj Yadav

Basics of Fluid Mechanics free pdf lecture notes

Neeraj Yadav | 01-Mar-2016 |
Basics of Fluid Mechanics , Introduction , Review of Thermodynamics , Review of Mechanics , Fluids Statics , Integral Analysis , Mass Conservation , Momentum Conservation , Energy Conservation , Differential Analysis , Multi–Phase Flow , Mathematics For Fluid Mechanics ,

Hi friends, here Neeraj Yadav uploaded notes for Fluid Mechanics with title Basics of Fluid Mechanics free pdf lecture notes. You can download this lecture notes, ebook by clicking on the below file name or icon.


CONTENTS
GNU Free Documentation License . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
1. APPLICABILITY AND DEFINITIONS . . . . . . . . . . . . . . . . xx
2. VERBATIM COPYING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi
3. COPYING IN QUANTITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi
4. MODIFICATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxii
5. COMBINING DOCUMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiv
6. COLLECTIONS OF DOCUMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiv
7. AGGREGATION WITH INDEPENDENT WORKS . . . . . . . . . . xxv
8. TRANSLATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxv
9. TERMINATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxv
10. FUTURE REVISIONS OF THIS LICENSE . . . . . . . . . . . . . . xxv
ADDENDUM: How to use this License for your documents . . . . . . . xxvi
How to contribute to this book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvii
Credits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvii
Steven from artofproblemsolving.com . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvii
Dan H. Olson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxviii
Richard Hackbarth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxviii
John Herbolenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxviii
Eliezer Bar-Meir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxviii
Henry Schoumertate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxviii
Your name here . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxviii
Typo corrections and other ”minor” contributions . . . . . . . . . . . . xxix
Version 0.1.8 August 6, 2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxix
pages 189 size 2.6M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxix
Version 0.1 April 22, 2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxix
www.gupshupstudy.com
pages 151 size 1.3M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxix
Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xlv
Open Channel Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xlv
1 Introduction 1
1.1 What is Fluid Mechanics? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Brief History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Kinds of Fluids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Shear Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.5 Viscosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5.2 Non–Newtonian Fluids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5.3 Kinematic Viscosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.5.4 Estimation of The Viscosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.5.5 Bulk Modulus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.6 Surface Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.6.1 Wetting of Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 Review of Thermodynamics 33
2.1 Basic Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3 Review of Mechanics 41
3.1 Center of Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.1.1 Center of the Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.1.2 Center of Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.2 Moment of Inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2.1 Moment of Inertia for Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2.2 Moment of Inertia for Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.2.3 Examples of Moment of Inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.4 Product of Inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.2.5 Principal Axes of Inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.3 Newton’s Laws of Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.4 Angular Momentum and Torque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.4.1 Tables of geometries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4 Fluids Statics 55
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2 The Hydrostatic Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.3 Pressure and Density in a Gravitational Field . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.3.1 Constant Density in Gravitational Field . . . . . . . . . . . . . . 57
4.3.2 Pressure Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.3.3 Varying Density in a Gravity Field . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.3.4 The Pressure Effects Because Temperature Variations . . . . . . 65
4.3.5 Gravity Variations Effects on Pressure and Density . . . . . . . 69
4.3.6 Liquid Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
www.gupshupstudy.com
4.4 Fluid in a Accelerated System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.4.1 Fluid in a Linearly Accelerated System . . . . . . . . . . . . . . 72
4.4.2 Angular Acceleration Systems: Constant Density . . . . . . . . 74
4.5 Fluid Forces on Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.5.1 Fluid Forces on Straight Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.5.2 Force on Curved Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.6 Buoyancy and Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.6.1 Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.6.2 Surface Tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.7 Rayleigh–Taylor Instability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
I Integral Analysis 117
5 Mass Conservation 119
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2 Control Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.3 Continuity Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.3.1 Non Deformable Control Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.3.2 Constant Density Fluids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.4 Reynolds Transport Theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.5 Examples For Mass Conservation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
5.6 The Details Picture – Velocity Area Relationship . . . . . . . . . . . . 138
5.7 More Examples for Mass Conservation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6 Momentum Conservation 143
6.1 Momentum Governing Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
6.1.1 Introduction to Continuous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
6.1.2 External Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6.1.3 The Momentum Governing Equation . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.1.4 Momentum Equation in Acceleration System . . . . . . . . . . 145
6.1.5 Momentum For Steady State and Uniform Flow . . . . . . . . . 146
6.2 Momentum Equation Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
6.2.1 Momentum for Unsteady State and Uniform Flow . . . . . . . . 153
6.2.2 Momentum Application to Unsteady State . . . . . . . . . . . . 153
6.3 Conservation Moment Of Momentum . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.4 More Examples on Momentum Conservation . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.4.1 Qualitative Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
7 Energy Conservation 167
7.1 The First Law of Thermodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
7.2 Limitation of Integral Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
7.3 Approximation of Energy Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
7.3.1 Energy Equation in Steady State . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7.3.2 Energy Equation in Frictionless Flow and Steady State . . . . . 181
www.gupshupstudy.com
7.4 Energy Equation in Accelerated System . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
7.4.1 Energy in Linear Acceleration Coordinate . . . . . . . . . . . . 183
7.4.2 Linear Accelerated System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.4.3 Energy Equation in Rotating Coordinate System . . . . . . . . . 184
7.4.4 Energy Equation in Accelerated Coordinate with Uniform Flow 186
II Differential Analysis 187
8 Multi–Phase Flow 189
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.2 History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.3 What to Expect From This Chapter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
8.4 Kind of Multi-Phase Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
8.5 Classification of Liquid-Liquid Flow Regimes . . . . . . . . . . . . . . . 192
8.5.1 Co–Current Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
8.6 Multi–Phase Flow Variables Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
8.6.1 Multi–Phase Averaged Variables Definitions . . . . . . . . . . . 198
8.7 Homogeneous Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
8.7.1 Pressure Loss Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
8.7.2 Lockhart Martinelli Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
8.8 Solid–Liquid Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
8.8.1 Solid Particles with Heavier Density ½S > ½L . . . . . . . . . . 206
8.8.2 Solid With Lighter Density ½S < ½ and With Gravity . . . . . . 208
8.9 Counter–Current Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
8.9.1 Horizontal Counter–Current Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
8.9.2 Flooding and Reversal Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
8.10 Multi–Phase Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
A Mathematics For Fluid Mechanics 221
A.1 Ordinary Differential Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
A.1.1 First Order Differential Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
A.1.2 Variable Separation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
A.1.3 The Integral Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
A.1.4 Non–Linear Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
A.1.5 Second Order Differential equations . . . . . . . . . . . . . . . 225
A.1.6 Non-Homogeneous Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
A.1.7 Non-Linear Second Order Equation . . . . . . . . . . . . . . . . 226
A.2 Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
A.2.1 Vector Algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
A.3 Trigonometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Index 233
Subjects Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Authors Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

 

Download Basics of Fluid Mechanics free pdf lecture notes

    Attachment Lists

    If download doesn't start in application like IDM then press Alt + click on download button to start download
  • Fluid Mechanics 1.pdf (Size: 2723.21KB) Dowland
Share With Friends :  

No any Comment yet!