Content text Fluid Mechanics-Civil Engineering Book by Bruce Hunt.pdf
FLUID MECHANICS FOR CIVIL ENGINEERS Bruce Hunt Department of Civil Engineering University Of Canterbury Christchurch, New Zealand Bruce Hunt, 1995
i Table of Contents Chapter 1 – Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 Fluid Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Flow Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Review of Vector Calculus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.9 Chapter 2 – The Equations of Fluid Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Continuity Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Momentum Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9 Chapter 3 – Fluid Statics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Pressure Variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Area Centroids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Moments and Product of Inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Forces and Moments on Plane Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Forces and Moments on Curved Surfaces ...................... 3.14 Buoyancy Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.19 Stability of Floating Bodies ................................. 3.23 Rigid Body Fluid Acceleration ............................... 3.30 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.36 Chapter 4 – Control Volume Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Extensions for Control Volume Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.21 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.27 Chapter 5 – Differential Equation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Chapter 6 – Irrotational Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Circulation and the Velocity Potential Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Simplification of the Governing Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Basic Irrotational Flow Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7 Stream Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.15 Flow Net Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.20 Free Streamline Problems ................................... 6.28 Chapter 7 – Laminar and Turbulent Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 Laminar Flow Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 Turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.13 Turbulence Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.18 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.24