عن الدورة
تغطي هذه الدورة تحليل الجريان الكامن (Potential Flow) للجريانات غير اللزجة، مع التركيز على كيفية توصيف بنية الجريان عند أرقام رينولدز العالية عندما تكون تأثيرات اللزوجة ضعيفة في الحقل الرئيسي لكنها حاسمة قرب السطوح. تتناول الدورة تولّد الدوامية داخل طبقات الحد اللزجة، وكيف ترتبط هذه الدوامية بسلوك الجريان حول الأجسام الصلبة. كما تشرح الروابط الأساسية بين الدوران (Circulation) وقوة الرفع، وتوضح كيف ينشأ السحب داخل طبقة الحد، ولماذا لا يمكن إهمال تأثيرات اللزوجة بالكامل حتى عند افتراض جريان غير لزج في الخارج. كما تتناول الدورة تأثيرات الهندسة والشكل على انفصال الجريان (Flow Separation)، وما يترتب على ذلك من تغيّر في توزيع الضغط والسحب والرفع. وتعرض كذلك مفاهيم الانتقال إلى الاضطراب داخل طبقات الحد، وأثره على خصائص الجريان والأحمال الهوائية/الهيدروديناميكية. تتضمن الدورة مقاطع فيديو للمحاضرات والعروض التوضيحية، وأسئلة تحقق مفاهيمي ضمن المحاضرات، ومسائل تدريبية، ومجموعات مسائل موسعة. تمثل هذه الدورة الوحدة الختامية ضمن سلسلة من ثلاث دورات في ميكانيكا الموائع غير القابلة للانضغاط: «ميكانيكا الموائع المتقدمة 1: الأساسيات»، و«ميكانيكا الموائع المتقدمة 2: معادلات نافير–ستوكس للجريانات اللزجة»، و«ميكانيكا الموائع المتقدمة 3: الجريان الكامن والرفع والدوران وطبقات الحد». كما تتضمن وحدة ختامية قصيرة منفصلة تقدم بإيجاز دور الشد السطحي في ميكانيكا الموائع الهندسية.
ماذا ستتعلم
- فهم خصائص الجريانات غير اللزجة (Inviscid flows) عند أرقام رينولدز العالية
- تطبيق حلول الجريان الكامن (Potential flow) لتحليل الجريان حول الأجسام
- استيعاب مفهوم الدوران (Circulation) ودوره في توصيف الجريان
- تحليل الرفع والسحب وآليات تولدهما وعلاقتهما بالدوران وطبقة الحد
- فهم طبقات الحد (Boundary layers) وتولّد الدوامية داخلها
- تفسير انفصال الجريان والانتقال إلى الاضطراب وتأثيرهما على الأداء الهوائي/الهيدروديناميكي
المتطلبات المسبقة
- إلمام مريح بميكانيكا الموائع على مستوى البكالوريوس
- إتقان حساب التفاضل والتكامل متعدد المتغيرات والمعادلات التفاضلية على مستوى البكالوريوس
- القدرة على التعامل الأولي مع المتجهات والموترات، وتحويلات فورييه، وحل معادلات ODE الخطية من الرتبة الثانية ومعادلات PDE
- يُنصح بشدة بإكمال جميع مواد الوحدة الثانية قبل البدء بهذه الوحدة
المدرسون
Gareth McKinley
School of Engineering Professor of Teaching Innovation
Bavand Keshavarz
Lecturer
John Liu
Lecturer, Department of Mechanical Engineering
Rachel Mok
Instructor