|
Vyučující
|
-
Bouda Adam, Doc. doktor technických věd
-
Bárta Jan, Ing.
-
Velemínský Jan, prof. Ing. CSc.
-
Šlechta Jiří, Ing. Ph.D.
-
Jírovec Kapitán, doc. Ing. Ph.D.
-
Kopecký Aleš, doc. RNDr. Ph.D.
-
Lenc Tomáš, Ing. Ph.D.
-
Pánek Jan, Ing.
-
Folgar Ribadas Jan, Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Témata podle týdnů v semestru: 1. Úvod, základní vlastnosti tekutin: stlačitelnost, roztažnost, rozpínavost, rychlost zvuku, kapilarita. Statika tekutin - tlak tekutiny, Eulerova rovnice statiky, tlaková rovnice a rovnice tlakové hladiny, Pascalův zákon a jeho aplikace. 2. Nestlačitelná a stlačitelná tekutina v gravitačním poli, relativní rovnováha kapalin v nádobách při vnějším setrvačném zrychlení 3. Síla kapaliny působící na rovinnou a zakřivenou stěnu, určení hydrostatického centra, síla působící na plovoucí těleso. 4. Stabilita plovoucího tělesa. Úvod do dynamiky tekutin, klasifikace newtonských proudění. Eulerův a Lagrangeův popis proudění. 5. Trajektorie a proudnice. Pohybová rovnice a rovnice kontinuity pro proudovou trubici, rozšíření pro prostorové proudění. Cirkulace a rotor rychlosti. Potenciál rychlosti a proudová funkce jednoduchých proudění. Výpočet tlaku z potenciálu rychlosti. 6. Přenos tlakového signálu trubicí při respektování tření. Potenciální obtékání válce bez a s cirkulací. Příčná síla na obtékané těleso. 7. Konformní transformace obtékaného válce na technická tělesa (letecký profil). Vazká proudění - molekulární a molární vazkost. Laminární, přechodové a turbulentní proudění v trubici, závislost na Reynoldsově čísle. 8. Normální a smykové napětí v tekutině, jejich zobecnění do tenzoru napětí. Pohybová rovnice Navier- Stokesova prostorového proudění, matematické a fyzikální vlastnosti. 9. Teorie podobnosti v mechanice tekutin, podmínky podobnosti. Odvození kriterií podobnosti ze základních, tj. parciálních rovnic proudění, produkce kriteriálních rovnic. 10. Zjednodušení Navier-Stokesovy rovnice do Bernoulliovy rovnice různých tvarů, platných pro nevazké i vazké proudění, nestlačitelné i stlačitelné. Řešení několika případů. 11. Celkový, statický a dynamický tlak, pneumatické sondy pro jejich měření. Výtoky kapaliny z nádob otvory do ovzduší: malý a velký otvor, otvor s nátrubkem - vznik a výklad kavitace, výtok potopeným otvorem, doba výtoku a vyrovnání hladin spojených nádob. 12. Věta o změně toku hybnosti a některé její technické aplikace: síly působící na pohybující se lopatky, výkon radiální a axiální turbíny, funkce odstředivého čerpadla nebo kompresoru. 13. Laminární a turbulentní profily rychlosti v trubicích. Místní a třecí tlakové ztráty, hydraulicky hladká a drsná stěna, Prandtlova funkce drsnosti. Témata seminářů podle týdnů v semestru: 1. Tlaky a síly v kapalinách, stlačitelnost, kapilarita. 2. Roztažnost, smykové napětí. Kapalinové manometry a barometry. 3. Nestlačitelná a stlačitelná kapalina v gravitačním poli. 4. Relativní rovnováha kapalin v nádobách pod vnějším zrychlením. 5. Síla od kapaliny působící na rovný povrch. Určení hydrostatického centra. 6. Síla kapaliny působící na zakřivený povrch, určení hydrostatického centra. Stabilita plovoucího tělesa. 7. Výpočet tvarů proudnic, rotace a kontinuity proudění, některé matematické úpravy výrazů v parciálních diferenciálních rovnicích proudění. 8. Skládání jednoduchých potenciálních proudění. 9. Řešení jednoduchých vazkých proudění pomocí Navier-Stokesovy rovnice nebo rovnice Bernoulliovy. 10. Další příklady řešení technických problemů pomocí různých typů Bernoulliovy rovnice. 11. Výtoky a výpočty vyprazdňování nádob. 12. Věta o změně toku hybnosti a její technické aplikace. 13. Laminární rychlostní profily. Hydraulické ztráty.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednáška s praktickými aplikacemi, Individuální konzultace, Seminární výuka
- Příprava na souhrnný test [6-30]
- 38 hodin za semestr
- Kontaktní výuka
- 52 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku [10-60]
- 40 hodin za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| využívat základní znalosti z matematiky, zejména z oblasti diferenciálního počtu |
| využívat teoretické znalosti z oboru mechanika tekutin, termomechanika, mechanika tuhých těles a pružnost a pevnost na konkrétní praktické řešení |
| Odborné dovednosti |
|---|
| aplikovat samostatně získané teoretické znalosti na konkrétní praktické řešení |
| provádět jednoduché fyzikální experimenty |
| Výsledky učení |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| vysvětlit základní jevy statiky a dynamiky mechaniky tekutin a určit jejich vlastnosti |
| znát a popsat jednoduché úlohy výpočtově a experimentálně |
| rozumět matematickému popisu principů složitějších problémů proudění, které jsou jádrem komerčních programů v oboru mechanika tekutin a na základě toho fundovaně pracovat a ověřovat pravdivost výsledků |
| přenášet metody mechaniky tekutin do příbuzných oborů |
| Odborné dovednosti |
|---|
| řešit jednoduché praktické příklady zejména z oblasti statiky a jednorozměrného proudění |
| zvolit správný zjednodušený matematický model pro daný fyzikální problém |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Individuální konzultace, |
| Přednáška s aktivizací studentů, |
| Seminární výuka (badatelské metody), |
| Hodnotící metody |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
|
Doporučená literatura
|
-
Klimko, Marek; Žitek, Pavel,; Sedlák, Kamil. Sbírka příkladů z mechaniky tekutin I.. 1. vydání. 2017. ISBN 978-80-261-0745-3.
-
Linhart, Jiří. Mechanika tekutin I. 2. vyd. Plzeň : Západočeská univerzita v Plzni, 2009. ISBN 978-80-7043-766-7.
-
Uruba, Václav. Turbulence. Praha: ČVUT, 2014. ISBN 978-80-01-05600-4.
-
White, Frank. Fluid Mechanics. USA, 2021. ISBN 978-1260575545.
|