Předmět Mechanika tekutin (KKE / MT)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu KKE / MT - Mechanika tekutin, Fakulta strojní, Západočeská univerzita v Plzni (ZČU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

Témata přednášek 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 zrychlení3. 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.

Získané způsobilosti

Po úspěšném absolvování předmětu je student schopen vysvětlit základní jevy statiky a dynamiky mechaniky tekutin a určit jejich vlastnosti. Je schopen řešit jednoduché úlohy výpočtově a experimentálně. Rozumí matematickému popisu principů složitějších problemů proudění, které jsou jádrem komerčních programů v oboru mechanika tekutin a na základě toho může s nimi fundovaně pracovat a ověřovat pravdivost výsledků. V případě potřeby přenáší metody mechaniky tekutin do příbuzných oborů, čímž se rozšiřuje akční rádius působnosti budoucího absolventa.

Literatura

Noskievič, Jaromír. Mechanika tekutin. 1. vyd. Praha : SNTL, 1987. Linhart, Jiří. Mechanika tekutin I. 2. vyd. Plzeň : Západočeská univerzita v Plzni, 2009. ISBN 978-80-7043-766-7.Pěta, Milan. Mechanika tekutin : sbírka příkladů. Vyd. 1. Praha : Vydavatelství ČVUT, 2005. ISBN 80-01-03145-4.

Požadavky

Zápočet: Dva zápočtové testy, které se budou psát v polovině (statika) a na konci (dynamika) semestru. V případě 84% účasti studenta na cvičeních i na přednáškách se od zápočtové písemky upouští.Zkouška: Ověřují se teoretické a praktické znalosti písemnou a ústní formou. Písemná část obsahuje 3 číselné příklady a 2 teoretické otázky, potom následuje krátký ústní pohovor.Pro studenty kombinované formy studia:Zápočet: Zápočtová písemnka.Zkouška: Zkouška je písemná a ústní. Ústní část zkoušky je ve formě krátkého pohovoru.

Garant

Prof. Ing. Jiří Linhart, CSc.

Vyučující

Ing. Petr Eret, Ph.D.Prof. Ing. Václav Uruba, CSc.Ing. Marek KlimkoIng. Petr Kovařík, Ph.D.Ing. Ondrej LitványiIng. Vladimír MatvijaIng. Jan Uher