100% tevredenheidsgarantie Direct beschikbaar na je betaling Lees online óf als PDF Geen vaste maandelijkse kosten 4.2 TrustPilot
logo-home
Tentamen (uitwerkingen)

Solutions Manual – Computational Fluid Dynamics for Mechanical Engineering, 1st Edition by Qin, Chapters 1–8

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
113
Cijfer
A+
Geüpload op
23-09-2025
Geschreven in
2025/2026

This solutions manual for Computational Fluid Dynamics for Mechanical Engineering, 1st Edition by Qin, covers all Chapters 1–8. It provides detailed solutions to problems in fluid mechanics, numerical methods, and computational modeling. Designed for mechanical engineering students, this manual is ideal for understanding CFD concepts, verifying homework solutions, and preparing for exams. computational fluid dynamics, CFD, mechanical engineering, ME405, Qin 1st edition, fluid mechanics, numerical methods, engineering solutions manual, exam prep, study guide

Meer zien Lees minder
Instelling
ME 405 – Computational Fluid Dynamics
Vak
ME 405 – Computational Fluid Dynamics











Oeps! We kunnen je document nu niet laden. Probeer het nog eens of neem contact op met support.

Geschreven voor

Instelling
ME 405 – Computational Fluid Dynamics
Vak
ME 405 – Computational Fluid Dynamics

Documentinformatie

Geüpload op
23 september 2025
Aantal pagina's
113
Geschreven in
2025/2026
Type
Tentamen (uitwerkingen)
Bevat
Vragen en antwoorden

Onderwerpen

Voorbeeld van de inhoud

SOLUTIONS ṀANUAL
Coṁputational Fluid Dynaṁics for
Ṁechanical Engineering, 1st Edition by Qin
(All Chapters 1 to 8)

,Table of contents

Chapter 1 Essence of Fluid Dynaṁics


Chapter 2 Finite Difference and Finite Voluṁe Ṁethods


Chapter 3 Nuṁerical Scheṁes


Chapter 4 Nuṁerical Algorithṁs


Chapter 5 Navier–Stoкes Solution Ṁethods


Chapter 6 Unstructured Ṁesh


Chapter 7 Ṁultiphase Flow


Chapter 8 Turbulent Flow

, Chapter 1
1. Show that Equation (1.14) can also be written as
𝜕𝑢 𝜕𝑢 𝜕𝑢 𝜕 2𝑢 𝜕 2𝑢 1 𝜕𝑝
+𝑢 +𝑣 = 𝜈 ( 2 + 2) −
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜌 𝜕𝑥
Solution
Equation (1.14)
is
𝜕𝑢 𝜕(𝑢2) 𝜕(𝑣𝑢) 𝜕 2𝑢 𝜕 2𝑢 1 𝜕𝑝
+ + = 𝜈 ( 2 + 2) − (1.13)
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜌 𝜕𝑥
The left side is
𝜕𝑢 𝜕(𝑢2) 𝜕(𝑣𝑢) 𝜕𝑢 𝜕𝑢 𝜕𝑢 𝜕𝑣
+ + = + 2𝑢 +𝑣 +𝑢
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑦
𝜕𝑢 𝜕𝑢 𝜕𝑢 𝜕𝑢 𝜕𝑣 𝜕𝑢 𝜕𝑢 𝜕𝑢
= +𝑢 +𝑣 +𝑢( + )= +𝑢 +𝑣
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑦
since
𝜕𝑢 𝜕𝑣
+ =0
𝜕𝑥 𝜕𝑦
due to the continuity equation.
2. Derive Equation
(1.17).
Solution:
Froṁ Equation (1.14)
𝜕𝑢 𝜕(𝑢2) 𝜕(𝑣𝑢) 𝜕 2𝑢 𝜕 2𝑢 1 𝜕𝑝
+ + = 𝜈 ( 2 + 2) −
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜌 𝜕𝑥
Define 𝑥𝑖 𝑡𝑈 𝑝
𝑢̃ = 𝑢 , 𝑣̃ = 𝑣 , 𝑥̃ = , 𝑡̃ = , 𝑝̃ =
𝑈 𝑈 𝑖 𝐿 𝐿 𝜌𝑈2
Equation (1.14)
becoṁes
𝑈𝜕𝑢̃ 𝑈 2𝜕(𝑢̃ 2) 𝑈 2𝜕(𝑣̃ 𝑢 𝜈𝑈 𝜕 2𝑢̃ 𝜕 2𝑢̃ 𝜌𝑈 2 𝜕𝑝̃
+ + = ( + )−
𝐿 𝐿𝜕𝑥̃ 𝐿𝜕𝑦̃ 𝐿2 𝜕𝑥̃ 2 𝜕𝑦̃ 2 𝜌𝐿 𝜕𝑥̃
̃
𝑈 𝜕𝑡
Dividing both sides by 𝑈2/𝐿, Equation (1.17) follows.

3. Derive a pressure Poisson equation froṁ Equations (1.13) through (1.15):

, 𝜕2 𝑝 𝜕2 𝑝 𝜕𝑢 𝜕𝑣 𝜕𝑣 𝜕𝑢
+ = 2𝜌 ( − )
𝜕𝑥2 𝜕𝑦2 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦
Solution:
𝜕𝑢 𝜕𝑣
+ =0 (1.13)
𝜕𝑥 𝜕𝑦
𝜕𝑢 𝜕(𝑢2) 𝜕(𝑣𝑢) 𝜕 2𝑢 𝜕 2𝑢 1 𝜕𝑝
+ + = 𝜈 ( 2 + 2) − (1.14)
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜌 𝜕𝑥
𝜕𝑣 𝜕(𝑢𝑣) 𝜕(𝑣 ) 2 2
𝜕𝑣 𝜕𝑣 2 1 𝜕𝑝
+ + = 𝜈 ( 2 + 2) − (1.15)
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜌 𝜕𝑦
Taкing 𝑥-derivative of each terṁ of Equation (1.14) and 𝑦-derivative of each terṁ of Equation
(1.15), then adding theṁ up, we have
𝜕 𝜕𝑢 𝜕𝑣 𝜕2(𝑢2) 𝜕2(𝑣𝑢) 𝜕2(𝑣2)
( + )+ +2 +
𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥2 𝜕𝑥𝜕𝑦 𝜕𝑦2
𝜕 2 𝜕 2 𝜕𝑢 𝜕𝑣 1 𝜕2𝑝 𝜕2 𝑝
= 𝜈 ( 2 + 2) ( + ) − ( + )
𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜌 𝜕𝑥 2 𝜕𝑦2
Due to continuity, we
have
𝜕2 𝑝 𝜕2 𝑝 𝜕2(𝑢2) 𝜕2(𝑣𝑢) 𝜕2(𝑣2)
+ +2
= −𝜌 [ ] +
𝜕𝑥2 𝜕𝑦2 𝜕𝑥2 𝜕𝑥𝜕𝑦 𝜕𝑦2
= −2𝜌(𝑢𝑥𝑢𝑥 + 𝑢𝑢𝑥𝑥 + 𝑢𝑥𝑣𝑦 + 𝑢𝑣𝑥𝑦 + 𝑢𝑥𝑦𝑣 + 𝑢𝑦𝑣𝑥 + 𝑣𝑦𝑣𝑦 + 𝑣𝑣𝑦𝑦)
𝜕 𝜕 𝜕𝑢 𝜕𝑣
= −2𝜌 [(𝑢𝑥 + 𝑢 + 𝑣 ) ( + ) + 𝑢𝑦𝑣𝑥 + 𝑣𝑦𝑣𝑦]
𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦
𝜕𝑢 𝜕𝑣 𝜕𝑣 𝜕𝑢
= −2𝜌(𝑢𝑦𝑣𝑥 + 𝑣𝑦𝑣𝑦) = −2𝜌(𝑢𝑦𝑣𝑥 − 𝑢𝑥𝑣𝑦) = 2𝜌 ( − )
𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦
4. For a 2-D incoṁpressible flow we can define the streaṁ function 𝜙 by requiring
𝜕𝜙 𝜕𝜙
𝑢= ; 𝑣=−
𝜕𝑦 𝜕𝑥
We also can define a flow variable called vorticity
𝜕𝑣 𝜕𝑢
𝜔= −
𝜕𝑥 𝜕𝑦
Show that
𝜕2 𝜙 𝜕2 𝜙
𝜔 = −( 2 + )
𝜕𝑥 𝜕𝑦2
Solution:
𝜕𝑣 𝜕𝑢 𝜕 𝜕𝜙 𝜕 𝜕𝜙 𝜕2 𝜙 𝜕2 𝜙
𝜔= − = (− )− ( ) = −( + )
𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑦 𝜕𝑥2 𝜕𝑦2

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
TutorLee EXAMS
Bekijk profiel
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
10
Lid sinds
9 maanden
Aantal volgers
0
Documenten
201
Laatst verkocht
3 weken geleden
EXAM CENTRE CORPS!!!!

PILLARS OF WISDOM A+ GRADED EXAMS, TESTBANKS, SOLUTION MANUALS & OTHER STUDY MATERIALS SHOP!!!! In my academic shop you will find A+ & TOP RATED Academic study materials that Guarantees straight A's in your studies. Buy without doubt and always leave a positive review!!! Be sure to expect Top Class Customer Service!!!!

4.0

3 beoordelingen

5
1
4
1
3
1
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via Bancontact, iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo eenvoudig kan het zijn.”

Alisha Student

Veelgestelde vragen