مواضيع المحاضرة: Introduction to Fluid dynamic
background image

 

 

University of Mosul 

College of engineering 

Mechatronics Engineering Departments 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lecture Notes 

Fluid Mechanics 

2

nd

 Grade Students 

Dr. Ammar Hazim Saber 

 

 


background image

 

 

 

Page 2 

Course Syllabus 

 
Course Information 

Mechatronics Engineering Department 
Fluid Mechanics –2016 
Room: Will be announced later  
Time:  

 
 
Lecturer Contact Information 

Dr. Ammar Hazim Saber AlAnaz 
Office:   
Phone:  
Email: ammar.hazim78 @ gmail.com 
Office Hours: please use email to set this up 

 

 
Course Description
 

Fluid Mechanics (5 hours lecture per week) Lecture course. Course 

material includes an introduction to the concepts and applications of fluid 
mechanics and dimensional analysis with an emphasis on fluid behavior 
 

Lecture 
(Hrs, 
approx.) 

Topic 

 

Introduction: Fluid concepts, Dimensions and units  

 

Fluid properties : Viscosity, Kinematic viscosity, 
surface tension, capillary  

 

Statics: Hydrostatic pressure, Manometry / pressure 
measurement, Hydrostatic forces on submerged surfaces 

 

Dynamics: The continuity equation, The Bernoulli 
Equation, Applications of the Bernoulli equation, The 
momentum equation, Application of the momentum 
equation. 

 

Introduction to dimensional analysis: Dimensions, 
Similarity 


background image

 

 

 

Page 3 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Required Textbooks and Materials 

Most homework will come from the 1

st

 book 

1. Fluid Mechanics 4

th

 Edition  

Frank M. White, MCGraw-Hill  
 
2. Introduction to Fluid Mechanics 7

th

 Edition 

R.W. Fox, P.J. Pritchard and A.T. McDonald 
John Wiley, New York, 2009, ISBN: 970-471742999 
 

3. Fluid Mechanics 5

th

 Edition 

Pijush K. Kundu, Ira M. Cohen and David R. Dowling 
 ISBN: 978-0-12-382100-3 
 
Suggested Course Materials  

1.  http://nptel.ac.in/ 
2.  www.learnerstv.com 
3.  http://www.mne.psu.edu/cimbala/Learning/Fluid/fluid.htm 
4.  http://www.efluids.com/efluids/pages/edu_tools.htm 
5.  http://www.et.byu.edu/~dol4/che374/lectureNotes/lectureNotes.html 

6. 

http://www.msubbu.in/ln/fm/

 

 

 


background image

 

 

 

Page 4 

These descriptions are subject to change at the discretion of the Lecturer. 


background image

 

 

 

Page 5 

Fluid dynamic 

Introduction  
 
Characteristics of fluid flow have generated a lot of interest over time. There 
are  evidence  that  some  of  ancient  civilizations  have  running  water  and 
drainage  systems  in  place.  These  magnificent  engineering  achievements 
were  made  simply  making  use  of  observations,  e.g.  water  runs  down  an 
elevation. While, the explanations why it is happens came  much later when 
the knowledge about  fluid  flow  gathered  over time.  For  instance,  Leonardo 
da  Vinci  has  drawn  a  sketches  of  turbulent  flows  well  before  proper 
description came into existence  

 

 
Types of flow  

  Steady and unsteady flow 

1.  Steady  flow:  flow  density,  velocity  and  acceleration  do  not  change  with 

time       

  

  

    

2.  Unsteady:  flow  density,  velocity  and  acceleration  change  with  time       

  

  

    

  Uniform and non-uniform flow 

1.  uniform  flow:  velocity  and  cross-section  area  are  constant  over  a  given 
length 

  
  

    ,  

  

  

    

 
 
 
2.  Non-uniform  flow:  velocity  and 
cross-section  area  are  changes  over  a 
given length 

  
  

    ,  

  

  

    

 


background image

 

 

 

Page 6 

 
 

  Laminar and Turbulent flow 

1. Laminar  flow:  it  is occur when  fluid particles  move  in parallel paths and 
do not intersect. 
e.g. flow through capillary tubes, ground water and 
blood in veins.  
Low Re  
2.  Turbulent  flow:  it  is  occur  when  fluid  particles 
move in random motion  
e.g. nearly in all fluid motion 
 
 

  Rotational and Irrigational flow 

1. Rotational flow: fluid particles rotate about an 
axis.  
 
2.  Irrigational  flow:    fluid  particles  do  not  rotate  about  an 
axis. 
 

  Compressible and incompressible flow  

1. Compressible flow: density of fluid changes from point to 
point. 
2. Incompressible flow: density is constant. 
 

  One, two and three dimensional flow  

1.  One  dimensional  flow:  velocity  is  function  of  time  and  one  co-ordinate, 
v= f(x,t)  
Note: the flow is never truly one dimension. 
 
 
2.  Two  dimensional  flow:  velocity  is  function  of 
time and two co-ordinates, v= f(x,y,t)  
 
3. Three dimensional flow: velocity is function of 
time and three co-ordinates, v= f(x,y,z,t) 
 
  
 
 


background image

 

 

 

Page 7 

  Streamlines and Streamtubes 

1.  Streamlines:  are  imaginary  curves  drawn  to  show  the  direction  of  fluid 
flow and the tangent at any point gives the velocity direction   
 
 
 
2. Streamtubes: a stream tube is a fluid  mass bounded 
by a group of streamlines.  
 

  Idea and Real fluids  

1. Ideal Fluids  
   It is fluid that has no viscosity and incompressible. 
   No shear resistance. 
   Does not exist in nature. 
2. Real fluids  
   It is fluid that has viscosity and compressible. 
   It offers resistance to its flow. 

  Viscous and inviscid flow  

1.  Viscous  flow:  it  occurs  for  fluids  that  have  viscosity  which  offer  shear 

resistance to the flow and part of energy is lost in flow 
2. Inviscid flow:  
     No viscosity 
     No shear resistance 
     No losses in energy 
 

  Mean and discharge:  

1. Mean velocity: it is average velocity passing through a given section  

 

       

 

 
 

 

 
 
2. Discharge:  rate of  volume of  liquid passing through 
a given section 

   

 

 

       

 
Continuity Equation 
The  mass  passing  through  a  pipe  is  constant  unless  suction  or  injection  of 
fluid is occurred 


background image

 

 

 

Page 8 

 

 

 

 

 

 


background image

 

 

 

Page 9 

 

 

 

Fluid energy  
For any fluid element three types of energy can be found: 
 
1.Potential energy 
 


background image

 

 

 

Page 10 

 

2. Kinetic energy  

 

3. Pressure energy  

 

 
 
 
Euler and Bernoulli’s equation  
Consider  a  fluid  element  of  cross-
section  dA  and  length  ds  moving 
along a streamline  
Appling the Newton 2

nd

 law 

 
 
 
 
 
 
 


background image

 

 

 

Page 11 

 

 

Equation  of  steady  motion  along  a  streamline  by  integrating  of  Euler’s 
equation  
 

 

Real Fluid  
 
Real fluid has additional force acting on the stream-tube owing to friction  

 

Appling Newton’s second 
law  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

 

 

 

Page 12 

 

 

 

H1(Total energy at section 1) – h

L

(head loss from 1to 2)= H2 (total energy at 

section 2) 
 
 
 
Total Energy Line TEL: represent the summation of three energies 
from Bernoulli’s equation. For ideal gas (no energy losses), the TEL is 
constant and horizontal line   

 
 
 

Hydraulic Gradient Line H.G.L:   




رفعت المحاضرة من قبل: Ăļ QǻsŝĬm ĀĤmếd
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 174 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل