Εισαγωγή στη θαλάσσια υδροδυναμική

Abstract

Το βιβλίο καλύπτει τα κεφάλαια της «Μηχανικής Ρευστών» τα οποία θεωρούνται αναγκαία γνώση για τον Ναυπηγό Μηχανικό. Το βιβλίο ξεκινά με τη βασική θεωρία της Μηχανικής των Ρευστών που είναι γενικότερου ενδιαφέροντος, όπως είναι η κινηματική και οι εξισώσεις κίνησης του ρευστού, η θεωρία διαστατικής ανάλυσης και η θεωρία οριακού στρώματος. Στα εισαγωγικά κεφάλαια γίνεται συστηματική χρήση διανυσματικής ανάλυσης που συντομεύει την απόδειξη των εξισώσεων κίνησης. Στη συνέχεια, καλύπτονται κεφάλαια που παρουσιάζουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τον Ναυπηγό Μηχανικό, δηλαδή η θεωρία ανωστικών ροών και η θεωρία θαλάσσιων κυματισμών. Η θεωρία ανωστικών ροών, που αποτελείται από τη θεωρία λεπτών υδροτομών και τη θεωρία φερουσών επιφανειών, είναι βασικό εργαλείο για την ανάλυση και τον σχεδιασμό της προπέλας του πλοίου. Η θεωρία θαλάσσιων κυματισμών είναι απαραίτητη γνώση για τον υπολογισμό της αντίστασης λόγω κυματισμών του πλοίου, καθώς και για την ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς του πλοίου στο θαλάσσιο περιβάλλον. Επειδή και τα δύο αυτά θέματα, δηλαδή οι ανωστικές ροές και οι θαλάσσιοι κυματατισμοί, στηρίζονται στην υπόθεση της αστρόβιλης ροής, το βιβλίο περιέχει ένα εκτεταμένο κεφάλαιο στο οποίο η θεωρία αστρόβιλης ροής αναπτύσσεται διεξοδικά. Τέλος, λυμένες ασκήσεις υπάρχουν σε όλα τα κεφάλαια με σκοπό την καλύτερη κατανόηση της θεωρίας.

This book contains the chapters of “Fluid Mechanics” that are considered essential for Naval Architects. It starts with the basic theory of Fluid Dynamics which is also useful for a more general audience, like the fluid kinematics and the equations of fluid motion, the theory of dimensional analysis and the theory of boundary layers. In the introductory chapters there is systematic use of vector analysis, which facilitates the derivation of the equations of fluid motion. Subsequently, two areas of fluid mechanics which are useful specifically to Naval Architects are covered, namely the theory of lifting flows and the theory of water waves. The theory of lifting flows, which consists of the theory of thin hydrofoils and of the theory of lifting surfaces, is an essential tool for the analysis and design of marine propellers. The theory of water waves is a required knowledge for the computation of the wave resistance of ships and the analysis of the dynamics of ships in the ocean. As both areas, lifting flows and water waves, rely upon the assumption of irrotational flow, the book contains a chapter where the theory of irrotational flow is covered rather extensively. Finally, solved exercises have been included in all chapters to aid with the understanding of the theory.