Fluid Mechanics

Instructor

Prof. Mark Drela

Learning Objectives

16.01-16.04 Fluid Mechanics (PDF)

Textbooks

Anderson, John D. Fundamentals of Aerodynamics. 3rd ed. New York, NY: McGraw-Hill, 2001. ISBN: 0072373350.

Table Organization

16.01-16.02

Lec # TOPICS CONCEPT QUESTIONS MUDDY POINTS READINGS ASSIGNMENTS / SOLUTIONS
F1 Introductory Concepts (PDF) F1-F11 Concept Questions (PDF) (PDF) Anderson. Sections 1.1 (optional), 1.2-1.4. Problem F1 (PDF)

Solution F1 ( PDF)

Survey Results (PDF)

F2 Hydrostatics (PDF)   (PDF) Anderson. Section 1.9.  
F3 Aerodynamic Forces and Moments (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 1.5-1.6. Problem F3 (PDF)

Solution F3 (PDF)

F4 Dimensional Analysis and Similarity (PDF)   (PDF) Anderson. Section 1.7. Problem F4 (PDF)

Solution F4 (PDF)

F5 Reynolds and Mach Number (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 1.10, 1.11. Problem F5 (PDF)

Solution F5 (PDF)

F6 Control Volume, Mass Conservation (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 2.3-2.4. Problem F6 (PDF)

Solution F6 (PDF)

F7 Momentum Conservation (PDF)   (PDF) Anderson. Section 2.5. Problem F7 (PDF)

Solution F7 (PDF)

Math Review Div, Curl Review (Gauss, Stokes Theorems) (PDF)

Grad Review (Gradient Theorem) (PDF)

       
F8 Streamlines, Pathlines, Streaklines (PDF)   (PDF) Anderson. Section 2.11. Problem F8 (PDF)

Solution F8 (PDF)

F9 Momentum Integral Applications (PDF)   (PDF) Anderson. Section 2.6.  
F10 Substantial Derivative (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 2.9-2.10. Problem F10 (PDF)

Solution F10 (PDF)

F11 Vorticity and Circulation (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 2.12-2.13. Problem F11 (PDF)

Solution F11 (PDF)

F12 Stream Function and Velocity Potential (PDF) F12-F17 Concept Questions (PDF) (PDF) Anderson. Sections 2.14-2.15. Problem F12 (PDF)

Solution F12 (PDF)

F13 Bernoulli’s Equation (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 3.2-3.3. Problem F13 (PDF)

Solution F13 (PDF)

F14 Incompressible and Irrotational Flows (PDF)   (PDF) Anderson. Section 3.7. Problem F14 (PDF)

Solution F14 (PDF)

F15 Sources, Sinks and Doublets (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 3.9-3.12.  
F16 Vortex, Lifting Flow (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 3.14-3.16. Problem F16 (PDF)

Solution F16 (PDF)

F17 Flowfield Prediction (PDF)   (PDF) Anderson. Section 3.17. Problem F17 (PDF)

Solution F17 (PDF)

F18 Lift Prediction, Vortex Sheets (PDF)   (PDF) Anderson. Section 3.17. Problem F18 (PDF)

Solution F18 (PDF)

F19 Airfoils (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 4.1-4.3. Problem F19 (PDF)

Solution F19 (PDF)

F20 Airfoils: Detailed Look (PDF)     Anderson. Sections 3.1-3.3.

Airfoils and Airflow

Problem F20 (PDF)

Solution F20 (PDF)

F21 Airfoil Polar Relations (PDF)   (PDF)   Problem F21 (PDF)

Solution F21 (PDF)

16.03-16.04

LEC # TOPICS CONCEPT QUESTIONS MUDDY POINTS READINGS ASSIGNMENTS / SOLUTIONS
F1 Formation of Lifting Flow (PDF) F1-F10 Concept Questions (PDF) (PDF) Anderson. Sections 4.5-4.6. Problem F1 (PDF)

Solution F1 (PDF)

F2 Airfoil Vortex Sheet Models, Thin Airfoil Analysis Problem (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 4.4, 4.7. Problem F2 (PDF)

Solution F2 (PDF)

F3 Thin Airfoil Analysis Problem (cont.) (PDF)   (PDF) Anderson. Section 4.8. Problem F3 (PDF)

Solution F3 (PDF)

F4 Thin Airfoil Theory Application: Analysis Example (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 4.8-4.9. Problem F4 (PDF)

Solution F4 (PDF)

F5 Introduction to 3D Wings, 2D and 3D Coefficients (PDF)   (PDF) Anderson. Section 5.1. Problem F5 (PDF)

Solution F5 (PDF)

F6 3D Vortex Filaments, Lifting Line Theory (PDF)   (PDF) Anderson. Section 5.1. Problem F6 (PDF)

Solution F6 (PDF)

F7 Elliptical Lift Distribution (PDF)   (PDF) Anderson. Section 5.3.1. Problem F7 (PDF)

Solution F7 (PDF)

F8 Wing Geometry, Wing Design Problem (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 5.3.2-5.3.3. Problem F8 (PDF)

Solution F8 (PDF)

F9 General Wings (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 5.3.2-5.3.3. Problem F9 (PDF)

Solution F9 (PDF)

F10 Aircraft Performance Analysis (PDF)

Drag Estimation Table (PDF)

  (PDF)   Problem F10 (PDF)

Solution F10 (PDF)

F11 Introduction to Compressible Flows, Thermodynamic Concepts (PDF) F11-F20 Concept Questions (PDF) (PDF) Anderson. Sections 7.1-7.2. Problem F11 (PDF)

Solution F11 (PDF)

F12 Energy Conservation (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 2.7, 7.4-7.5. Problem F12 (PDF)

Solution F12 (PDF)

F13 Stagnation Quantities, Introduction to Shock Waves (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 7.5-7.6. Problem F13 (PDF)

Solution F13 (PDF)

F14 Normal Shock Waves, Speed of Sound (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 8.1-8.3. Problem F14 (PDF)

Solution F14 (PDF)

F15 Mach Number Relations, Normal Shock Properties (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 8.4, 8.6. Problem F15 (PDF)

Solution F15 (PDF)

F16 Shock Losses, Compressible Flow Pitot-Tube (PDF)     Anderson. Sections 8.6-8.7. Problem F16 (PFD)

Solution F16 (PDF)

F17 Oblique Shocks (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 9.1-9.2. Problem F17 (PDF)

Solution F17 (PDF)

F18 Prandtl-Meyer Waves, Shock Expansion Theory (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 9.6-9.7. Problem F18 (PDF)

Solution F18 (PDF)

F19 Compressible Channel Flow (PDF)   (PDF) Anderson. Sections 10.1-10.2. Problem F19 (PDF)

Solution F19 (PDF)

F20 Laval Nozzle Flows (PDF)   (PDF) Anderson. Section 10.3. Problem F20 (PDF)

Solution F20 (PDF)