Předmět Mechanika tekutin 2 (KKE / MT2)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu KKE / MT2 - Mechanika tekutin 2, Fakulta strojní, Západočeská univerzita v Plzni (ZČU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

Témata přednášek podle týdnů:1. Úvod. Bilanční rovnice a z ní plynoucí rovnice proudění pro zachování hmotnosti a hybnosti.2. Pokračování v odvozování rovnic proudění: energetická rovnice a její zvláštní tvary jako je Fourier- Kirchhoffova rovnice a 1. zákon termodynamiky, popis disipace. Vlastnosti a klasifikace parciálních diferenciálních rovnic.3. Základní vztahy stlačitelného, nevazkého, izoentropického, ustáleného proudění, Hugoniotů teorém, rychlost zvuku jako funkce rychlosti proudění, kritický, celkový a maximální stav, rovnice izoentropického prooudění a parametry kritického stavu, vlastnosti expanse v dýze při různých protitlacích.4. Stlačitelné proudění. Kritické průtočné množství při adiabatických podmínkách s energetickými ztrátami. Kolmý a šikmý kompresní ráz.5. Stlačitelné proudění. Proudění se ztrátami v adiabatickém potrubí, v labyrintové ucpávce. Expanzní rázové vlny Prandtl-Meyerova typu.6. Vířivé proudění, operátor rotace aplikovaný na pohybovou rovnici, vlastnosti cirkulace v nevazkém proudění, rychlost indukovaná vírovým vláknem. Úvod do teorie rychlostní mezní vrstvy.7. Mezní vrstva. Náhradní tlouštky mezní vrstvy. odtržení mezní vrstvy a úplav špatně obtékaných těles. Integrální rovnice mezní vrstvy - její odvození a analýza.8. Mezní vrstva. Pohlhausenova metoda určení rychlostního profilu. Laminární a turbulentní mezní vrstva na desce a na štíhlých leteckých profilech.9. Rovnice mezní vrstvy zjednodušená Prandtlem. Upřesnění procesu odtržení proudu, tvorba separačních bublin. Úvod do turbulentního proudění. Statistické charakteristiky turbulence, kovariance rychlostních fluktuací a výkonové spektrální hustoty. Měření fluktuací žárovým anemometrem.10. Turbulentní proudění. Časové ustředňování základních diferenciálních rovnic proudění, Van Driestovy a Reynoldsovy rovnice. Turbulentní smykové napětí, turbulentní vazkost, turbulentní tepelný tok, nutnost zavedení modelů turbulence. Teorie směšovací délky, logaritmický zákon stěny, univerzální rozložení rychlosti.11. Turbulentní proudění. Přesné turbulentní transportní rovnice a podstata jejich modelování. Některé modely turbulence: Reynoldsův napěťový model (RSM), K-epsilon , K-omega , Renormalizace grup RNG K-epsilon, LES, DES a jejich vlastnosti.12. Obtékání leteckých profilů. Vztlakový, odporový a torzní součinitel. Nástroje ke zvýšení maximálního vztlaku: zadní a přední klapky, sloty, odsávání mezní vrstvy, vefukování do mezní vrstvy. Teorie křídla, indukovaný odpor.13. Statické a dynamické síly působící na profil. Stabilita vibrací a kritická letová rychlost. Divergence profilu v ohybu, flutter v ohybu a torzně ohybový flutter.Obsah seminářů podle týdnů:1.týden: Úvod do výpočtové dynamiky tekutin (CFD), výpočtové systémy, plánování analýzy CFD, FLUENT - struktura programu, možnosti programu.2.týden: Spuštění FLUENTu a GAMBITu, možnosti pre- a post-zpracování, uživatelská rozhraní, ukázky.3. týden: Diskretizace výpočtové oblasti, strukturované a nestrukturované výpočtové sítě, GAMBIT- práce na vzorových úlohách.4. týden: Druhy okrajových podmínek, fyzikální vlastnosti, úvod do používání FLUENTu.5.týden: Nevazký, laminární a turbulentní proud, dělený řešič, proudění v ohybu kanálu.6.týden: Řídící parametry řešení, přenos tepla, periodické proudění.7.týden: Zpracování výsledků, vizualizace, alfanumerická hlášení.8.týden: Modelování turbulence, modelování mezních vrstev, proudění v ejektoru9.týden: Vázané řešiče, stlačitelné proudění v dýze.10.týden: Adaptace výpočtové sítě. Proudění v turbinové lopatkové mříži, vnější proudění.11.týden: Případy neustálených proudění, proudění kolem špatně obtékaného tělesa.12.týden: 3-rozměrné proudění, rotující souřadný systém, proudění ve stupni ventilátoru13.týden: Prostorová proudění v průmyslových a výzkumných aplikacích, rekapitulace.

Získané způsobilosti

Úspěšný student bude rozumět matematickému aparátu, který popisuje laminární nebo turbulentní proudění, bude umět modelovat geometrii řešených prostorových úloh, pokrýt ji výpočtovou sítí, řídit numerický výpočet a zpracovat pomocí postprocesorového programu výsledky. Dokáže řešit náročné technické úlohy: nestacionární, stlačitelná proudění, s pohyblivou geometrií.

Literatura

Kozubková, Marie; Drábková, Sylva. Numerické modelování proudění. VŠB-TU Ostrava , 2003. Fletcher, Clive A. J. Computational techniques for fluid dynamics 1 : fundamental and general techniques. 2nd ed. Berlin : Springer, 1991. ISBN 3-540-53058-4.Chen, Chin-Jen; Jaw, Shenq-Yuh. Fundamentals of turbulence modeling. [1st ed.]. Bristol : Taylor & Francis, 1997. ISBN 1-56032-405-8.Manuály Gambit, Fluent, Rampant.

Požadavky

Zápočet: Numerický výpočet zadané úlohy na proudění či sdílení tepla a jeho prezentace písemným referátem. Zkouška: Písemné a ústní ověření znalostí teorie a metod řešení proudění v rozsahu odpřednesené látky.

Garant

Prof. Ing. Jiří Linhart, CSc.

Vyučující

Prof. Ing. Jiří Linhart, CSc.Prof. Ing. Jiří Linhart, CSc.Ing. Richard Matas, Ph.D.