دانلود کتاب A First Course in Turbulence

ترجمه فارسی توضیحات (ترجمه ماشینی)

اولین دوره در آشفتگی

موضوع تلاطم، که منع کننده ترین در دینامیک سیالات است، معمولاً برای مبتدیان که گرفتار چرخش ها و گرداب های غیرخطی و غیرخطی های آماری آن شده اند، خائنانه بوده است. این اولین کتابی است که به طور خاص برای ارائه یک دوره انتقالی روان بین دینامیک سیالات ابتدایی (که فقط در لحظه آخر به تلاطم توجه می کند) و ادبیات حرفه ای در مورد جریان آشفته، که در آن دیدگاه پیشرفته ای در نظر گرفته شده است، به دانش آموز ارائه شده است. علاوه بر این، این متن برای دانشجویان، مهندسان و دانشمندان با پیشینه‌ها و علایق فنی مختلف تهیه شده است. تقریباً همه جریان‌ها، طبیعی و مصنوعی، متلاطم هستند. بنابراین موضوع نگرانی دانشمندان ژئوفیزیک و محیط زیست (برای مثال در برخورد با جریان های جت جوی، جریان های اقیانوسی، و جریان رودخانه ها)، اخترفیزیکدانان (در مطالعه فتوسفرهای خورشید و ستارگان یا نقشه برداری از سحابی های گازی) است. و مهندسان (در محاسبه جریان لوله، جت، و یا بیدار). نمونه های زیادی از این دست در کتاب مورد بحث قرار گرفته است. رویکرد اتخاذ شده از یک سو از مشکلات توسعه ریاضی پیشرفته و از سوی دیگر از پیچیدگی جزئیات تجربی و داده های تجربی جلوگیری می کند. به عنوان یک نتیجه از دنبال کردن دوره میانی خود، متن به دانش آموز درک فیزیکی از موضوع می دهد و بینش شهودی او را نسبت به مشکلاتی که اکنون نمی توان به طور دقیق حل کرد، عمیق تر می کند. به طور خاص، تجزیه و تحلیل ابعادی به طور گسترده در برخورد با آن دسته از مسائل استفاده می شود که راه حل دقیق آنها از نظر ریاضی گریزان است. استدلال بعدی، استدلال های مقیاس، و قوانین تشابه در ابتدا معرفی شده و در سراسر آن اعمال می شود. بحث در مورد تنش رینولدز و تئوری جنبشی گازها، کنتراست مورد نیاز برای قرار دادن نظریه طول اختلاط را در منظر مناسب ارائه می‌کند: نویسندگان مقایسه کاملی بین مدل‌های طول اختلاط و تحلیل ابعادی جریان‌های برشی ارائه می‌کنند. این با یک درمان گسترده از دینامیک گردابی، از جمله کشش گرداب و بودجه گردابی دنبال می‌شود. دو فصل به جریان های برشی بدون مرز و جریان های برشی آشفته با مرز خوب اختصاص داده شده است. نمونه های ارائه شده شامل پی، جت ها، لایه های برشی، ستون های حرارتی، لایه های مرزی اتمسفر، جریان لوله و کانال و لایه های مرزی در گرادیان فشار است. ساختار فضایی جریان آشفته تا به اینجا موضوع تحلیل کتاب بوده است که در آن مقدمه ای فشرده اما کامل بر روش های آماری ارائه شده است. این خواننده را برای درک ساختار تصادفی و پکتال تلاطم آماده می کند. بقیه کتاب شامل کاربردهای رویکرد آماری برای مطالعه حمل و نقل آشفته (از جمله انتشار و اختلاط) و طیف های آشفته است.

A First Course in Turbulence

The subject of turbulence, the most forbidding in fluid dynamics, has usually proved treacherous to the beginner, caught in the whirls and eddies of its nonlinearities and statistical imponderables. This is the first book specifically designed to offer the student a smooth transitionary course between elementary fluid dynamics (which gives only last-minute attention to turbulence) and the professional literature on turbulent flow, where an advanced viewpoint is assumed. Moreover, the text has been developed for students, engineers, and scientists with different technical backgrounds and interests. Almost all flows, natural and man-made, are turbulent. Thus the subject is the concern of geophysical and environmental scientists (in dealing with atmospheric jet streams, ocean currents, and the flow of ivers, for example), of astrophysicists (in studying the photospheres of the sun and stars or mapping gaseous nebulae), and of engineers (in calculating pipe flows, jets, or wakes). Many such examples are discussed in the book. The approach taken avoids the difficulties of advanced mathematical development on the one side and the morass of experimental detail and empirical data on the other. As a result of following its midstream course, the text gives the student a physical understanding of the subject and deepens his intuitive insight into those problems that cannot now be rigorously solved. In particular, dimensional analysis is used extensively in dealing with those problems whose exact solution is mathematically elusive. Dimensional reasoning, scale arguments, and similarity rules are introduced at the beginning and are applied throughout. A discussion of Reynolds stress and the kinetic theory of gases provides the contrast needed to put mixing-length theory into proper perspective: the authors present a thorough comparison between the mixing-length models and dimensional analysis of shear flows. This is followed by an extensive treatment of vorticity dynamics, including vortex stretching and vorticity budgets. Two chapters are devoted to boundary-free shear flows and well-bounded turbulent shear flows. The examples presented include wakes, jets, shear layers, thermal plumes, atmospheric boundary layers, pipe and channel flow, and boundary layers in pressure gradients. The spatial structure of turbulent flow has been the subject of analysis in the book up to this point, at which a compact but thorough introduction to statistical methods is given. This prepares the reader to understand the stochastic and pectral structure of turbulence. The remainder of the book consists of applications of the statistical approach to the study of turbulent transport (including diffusion and mixing) and turbulent spectra.