Fundamental Mechanics of Fluids – I. G. Currie – 3rd Edition

Este libro cubre la mecánica fundamental de los fluidos tal como se tratan en el nivel superior o en los primeros cursos de posgrado. Existen muchos libros excelentes que tratan áreas especiales de la mecánica de fluidos, como el flujo de fluido ideal o la teoría de la capa límite. Sin embargo, hay muy pocos libros de este nivel que sacrifiquen un estudio profundo de una de estas áreas especiales de la mecánica de fluidos por un tratamiento más breve de un área más amplia de los fundamentos de la mecánica de fluidos.

Esta situación existe a pesar del hecho de que muchas instituciones de educación superior ofrecen un curso amplio y fundamental a un amplio espectro de sus estudiantes antes de ofrecer cursos especializados más avanzados a aquellos que se especializan en mecánica de fluidos. Este libro pretende remediar esta situación. El libro está dividido en cuatro partes.

La Parte I, «Ecuaciones que rigen», trata de la derivación de las leyes básicas de conservación, la cinemática del flujo y algunos teoremas básicos de la mecánica de fluidos. La Parte II se titula «Flujo de fluido ideal» y cubre los flujos potenciales bidimensionales, los flujos potenciales tridimensionales y las ondas superficiales. La Parte III, “Flujos viscosos de fluidos incompresibles”, contiene capítulos sobre soluciones exactas, aproximaciones con números de Reynolds bajos, teoría de la capa límite y flujos impulsados por la flotabilidad.

La parte final del libro se titula “Flujo compresible de fluidos invisibles”, y esta parte contiene capítulos que tratan sobre ondas de choque, flujos unidimensionales y flujos multidimensionales. También se incluyen apéndices que resumen vectores, tensores, las ecuaciones gobernantes en los sistemas de coordenadas comunes, variables complejas y termodinámica. El tratamiento del material enfatiza los fenómenos asociados con las diversas propiedades de los fluidos mientras proporciona técnicas para resolver clases específicas de problemas de flujo de fluidos.

El tratamiento no está orientado a ninguna disciplina en particular y puede ser fácilmente estudiado por físicos y químicos, así como por ingenieros de diversas ramas. Dado que el libro está destinado a fines didácticos, se han evitado frases como “se puede demostrar que” y clichés similares que generan muchas horas de esfuerzo para muchos estudiantes. Para ayudar en el proceso de enseñanza, se incluyen varios problemas al final de cada uno de los 13 capítulos. Estos problemas sirven para ilustrar puntos destacados en el texto y para ampliar el material cubierto en el texto. La mayor parte del material contenido en este libro se puede cubrir en unas 50 horas de clase. Para cursos más extensos, el material contenido aquí puede cubrirse por completo e incluso aumentarse.

Las partes II, III y IV son esencialmente independientes, por lo que pueden intercambiarse u omitirse una o más de ellas. Esto permite un alto grado de flexibilidad en la enseñanza y permite que el instructor incluya o sustituya material que no está cubierto en el texto. Dicho material adicional puede incluir convección libre, estratificación de densidad, estabilidad hidrodinámica y turbulencia con aplicaciones a la contaminación, meteorología, etc. Considero los fundamentos básicos. Para la tercera edición, redibujé todos los dibujos lineales, de los cuales hay más de 100. También se revisaron los problemas, y algunos de ellos se revisaron para aclarar y/o ampliar las preguntas.

También se han incluido algunos problemas nuevos. Muchas personas deben ser agradecidas por sus contribuciones directas o indirectas a este texto. Tuve el privilegio de recibir conferencias de F. E. Marble, C. B. Millikan y P. G. Saffman. Algunos de los estilos y métodos de estos grandes eruditos son probablemente evidentes en algunas de las siguientes páginas. El Consejo Nacional de Investigación de Canadá agradece el suministro de las fotografías que aparecen en este libro. Mis colegas de la Universidad de Toronto han sido una fuente constante de aliento y ayuda.

Finalmente, extiendo mi más sincero agradecimiento a los muchos estudiantes que han tomado mis conferencias en la Universidad de Toronto y que han señalado errores y deficiencias en el contenido material del borrador de este texto Trabajar con el personal de Marcel Dekker, Inc., ha sido Un placer. Estoy especialmente agradecido por las numerosas sugerencias del Sr. John J. Corrigan, Editor de Adquisiciones, y por la ayuda que ha brindado en la creación de la tercera edición. Marc Schneider proporcionó información valiosa relacionada con el software para la preparación de los dibujos lineales. Erin Nihill, la Editora de Producción, ha sido útil de muchas maneras y ha convertido un manuscrito irregular en un libro de texto.