هیدرودینامیک‌ پیشرفته

این مجموعه با زمان 49 ساعت در قالب80 فیلم مجزا برای درس “هیدرودینامیک پیشرفته” تهیه شده که در مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی معماری دریایی (کشتی سازی) ارایه می­شود. سیلابس این درس شباهتهای زیادی با  دروس مکانیک سیالات پیشرفته و هیدروآیرودینامیک در رشته مکانیک و هوافضا دارد. اهم مطالب این درس بصورت زیر است: بی بعدسازی و تشابه، لایه مرزی و تشریح جدایش جریان، معادلات ناویراستوکس، معادلات RANS، توابع دیواره و مشخصات آنها، مدلسازی جریان آشفته و مدلهای آشفتگی، معادلات حرکت و ضرایب هیدرودینامیک، جریان آشفته و مدلسازی جریان، محاسبه جرم افزوده، مفاهیم نگاشت و کاربرد نگاشت همدیس در محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی، محاسبه جرم افزوده کشتی، حرکات کشتی در امواج (دریامانی) و محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی، نیروها و ممانهای تحریک در اثر امواج و مختصری از مانور کشتی.

هیدرودینامیک به عنوان یکی از زیرشاخه های مکانیک سیالات شناخته می‌شود که هدف آن مطالعه رفتار سیالات دارای دینامیک است. علم مکانیک سیالات جزء علوم پایه به حساب می‌آید تا مشخصات سیالات در حالت استاتیک، دینامیک و همین‌طور اندرکنش سیالات با جامدات را موردبررسی قرار ‌دهد. درس هیدرودینامیک یکی از درس‌های مهم رشته مهندسی آب و دیگر علوم مهندسی مرتبط با مباحث دینامیک سیالات است و از جمله درس‌هایی است که در سؤالات کارشناسی ارشد دیده می‎شود. از این رو دوره آموزشی هیدرودینامیک تهیه شده است تا قوانین، معادلات و سرفصل‌های کتاب‌های مرتبط با این درس به زبان ساده و با جزئیات به دانشجویان آموزش داده شوند. 

هیدرودینامیک چیست؟

هیدرودینامیک با عنوان علم دینامیک سیالات نیز شناخته می‌شود که در آن حرکت سیالات را با استفاده از معادله‌های بقای جرم و تکانه تجزیه و تحلیل می‌کنند. در واقع مطالعه رفتار هیدرو یا آب در حال حرکت در حوزه علم هیدرودینامیک قرار دارد. این علم گسترده در قرن هجدهم پایه‌گذاری شد و شخصی به ‌نام اویلر معادلات کامل مربوط به سیال بدون اصطکاک را معرفی کرد؛ اما این معادله‌ها با نتایج آزمایشگاهی همخوانی نداشت و بعد از آن دانشمندانی با نام ناویر و استوکس توانستند رابطه حرکت سیال لزج را بسط دهند.

به خصوص از زمان اتصال علوم هیدرولیک و هیدرودینامیک به یکدیگر، علاقه دانشمندان به هیدرودینامیک بیشتر شد. بعد از آن شخصی به ‌نام پرندتل، مفهوم لایه مرزی را بیان کرد که باعث شد بین هیدرولیک و هیدرودینامیک، موارد متناقضی آشکار گردد و این مسئله توانست پرندتل را به عنوان بنیان‌گذار مکانیک سیالات پیشرفته معرفی کند. در حال حاضر پیشرفت دنیای رایانه‌ها و علم الکترونیک باعث شده تا بتوان معادلات غیرخطی را به صورت عددی حل کرد تا به تدریج موانع بین هیدرولیک و هیدرودینامیک برداشته شود. 

هدف از دوره آموزش هیدرودینامیک چیست؟

دوره آموزش درس هیدرودینامیک برگزارشده است تا دانشجویان نسبت به مسائل زیر به درک عمیق‌تری برسند:

• محاسبه میدان جریان سیال
• محاسبه نیروهای وارد بر سیال
• بررسی نیروهای اعمالی از طرف سیال به محیط پیرامون
• رابطه‌های جریان سیال
• جریان آشفته
• جریان آرام
• لایه‌مرزی
• جریان سال ایده‌ال
• مباحث مکانیک سیالات و سینماتیک

لازم به ذکر است برای این‌که تغییرات ایجادشده در ویژگی‌های یک سیال در یک قلمرو موردبررسی قرار گیرد، رابطه‌ها به صورت دیفرانسیلی یا Differential بسط داده می‌شوند؛ به طوری که برای هر نقطه از قلمروی سیال این رابطه‌ها صدق کند. در این دوره شما یاد می‌گیرید که چگونه از این رابطه های دیفرانسیلی استفاده کنید و می‌توانید به منظور درک بهتر مباحث این درس از فیلم های آموزشی کاسبرگ در رابطه با هیدرودینامیک نیز کمک بگیرید.

دوره هیدرودینامیک برای چه کسانی مناسب است؟

دانشجویان رشته‌های مهندسی زیر می‌توانند از آموزش‌های این دوره استفاده کنند:

• مهندسی آب
• مهندسی نفت
• مهندسی مواد
• مهندسی شیمی
• مهندسی مکانیک
• مهندسی کشاورزی
• مهندسی عمران گرایش‌های سازه‌های هیدرولیکی، مهندسی سواحل، بنادر و سازه‌های دریایی

جمع‌بندی

دوره آموزش درس هیدرودینامیک برای دانشجویانی که در چارت درسی خود باید این درس را بگذرانند، تهیه شده است. دانشجویان با تهیه این دوره یاد می‌گیرند که چگونه با مدل سازی و استفاده از معادلات دیفرانسیل مربوطه، مشخصات و رفتار سیالات را موردبررسی قرار دهند. این دوره تمام مباحث درسی مرتبط با سرفصل های کتاب های اصلی را پوشش داده است.