338-0301/01 – Mechanika tekutin (MeTek)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 1999/2000 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FS | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Studenti se seznámí s aplikací zákonů zachování a podmínkami rovnováhy sil za klidu a pohybu tekutin. Budou vycházet ze znalostí získaných v obecné mechanice, které mohou aplikovat při poznávání zákonitostí kontinua. K pochopení učiva budou realizovat jednoduché experimentální úlohy. Na základě získaných znalostí budou umět řešit praktické problémy mechaniky tekutin, zejména tlaky a tlakové síly v tekutinách za klidu i za jejich pohybu, seznámí se i s řešením složitějších inženýrských úloh.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Mechanika tekutin se zabývá rovnováhou sil v kapalině za klidu a za pohybu. Aplikuje všeobecně platné věty z mechaniky, tj. podmínku rovnováhy sil a momentů, větu o změně hybnosti, zákon zachování hmotnosti a energie. V hydrostatice je pozornost věnována výpočtu tlaků a tlakových sil v kapalině za klidu. V hydrodynamice pak zejména ustálenému a neustálenému proudění skutečné kapaliny v potrubí a korytě, výtoku kapaliny z nádoby připojeným potrubím nebo otvorem, hydrodynamickému čerpadlu, odporu těles a dalším aplikacím.
Povinná literatura:
DRÁBKOVÁ, S. a kolektiv: Mechanika tekutin, VŠB – TU Ostrava, dostupné na https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/mechanika-tekutin/
DRÁBKOVÁ, S., KOZUBKOVÁ, M.: Cvičení z Mechaniky tekutin. Sbírka příkladů. VŠB – TU Ostrava, 2004, dostupné na https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/mechanika-tekutin/
Návody pro laboratorní měření dostupné na https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/mechanika-tekutin/
HEWAKANDAMBY, B. N.: A First Course in Fluid Mechanics for Engineers, available at http://bookboon.com/en/a-first-course-in-fluid-mechanics-for-engineers-ebook
Další studijní materiály a informace o studiu předmětu:https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/mechanika-tekutin/
Doporučená literatura:
BIRD, B.R, STEWART, W.E, LIGHTFOOT, E.N.: Přenosové jevy. Academia 1968
JANALÍK, J., ŠŤÁVA, P.: Mechanika tekutin. Skriptum. VŠB-TU Ostrava 2002
ŠOB, F.: Hydromechanika. Skriptum. VUT Brno 2002
JEŽEK, J.,VÁRADIOVÁ, B.: Mechanika tekutin pro pětileté obory. ČVUT Praha,1983,
JEŽEK, J.: Hydromechanika v příkladech. ČVUT Praha, 1975, 1988
MAŠTOVSKÝ, O.: Hydromechanika. SNTL Praha 1956, 1963
NOSKIEVIČ, J. A KOL.: Mechanika tekutin. SNTL/ALFA Praha 1990
NOŽIČKA, J.: Mechanika a termodynamika. ČVUT, Praha 1991
SMETANA, J.: Hydraulika, 1. a 2. díl. N ČSAV Praha, 1957
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Zápočet:
Prezenční forma studia: 2 průběžné testy, laboratorní měření s následným vyhodnocením a zpracováním protokolu (3 úlohy). Maximální počet bodů k zápočtu je 35, minimální požadovaný počet pro udělení zápočtu je 20 bodů.
Kombinovaná forma studia: Samostatné zadání- řešení 20 příkladů – 20 bodů
Kontrolní test v LMS - 15 bodů (základní vzorce a příklady). Maximální počet bodů k zápočtu je 35, minimální požadovaný počet pro udělení zápočtu je 20 bodů.
Zkouška: stejná forma pro prezenční i kombinovanou formu studia
Skládá se z písemné a ústní části. Písemný test v LMS obsahuje 30 testových otázek s výběrem správné odpovědi a pět příkladů k řešení. Maximální počet bodů je 50, minimální počet bodů potřebný pro postup k ústní zkoušce je 20 bodů.
Ústní část obsahuje jednu otázku z probraného učiva – hydrostatika, hydrodynamika. Za správně zodpovězenou otázku je 15 bodů. Student musí prokázat znalosti jak z hydrostatiky, tak i hydrodynamiky.
E-learning
https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/mechanika-tekutin/
Další požadavky na studenta
ne .
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Program přednášek:
1 Základní pojmy mechaniky tekutin, fyzikální vlastnosti kapalin
2 Tlak a tlakové síly v kapalině za klidu, Eulerova rovnice hydrostatiky, hladinové plochy, Pascalův zákon
3 Tlaková síla na rovinné a křivé plochy, plavání těles, Archimedův zákon,
kapaliny v relativním klidu
4 Úvod do proudění tekutin, rovnice kontinuity a Bernoulliho rovnice pro proudění ideální tekutiny
5 Aplikace Bernoulliho rovnice pro proudění ideální tekutiny_měření tlaku a průtoku v potrubí
6 Proudění skutečné kapaliny, Navier-Stokesova rovnice, Bernoulliho rovnice pro nestlačitelnou vazkou kapalinu v gravitačním poli, Bernoulliho rovnice pro stlačitelnou tekutinu
7 Ustálené proudění v potrubí, laminární a turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu
8 Hydraulické odpory třením a místní, hydraulický výpočet potrubí, charakteristika potrubí, základy grafického řešení
9 Bernouliho rovnice pro rotující kanál, odstředivé čerpadlo, charakteristika čerpadla, čerpadlo v potrubním systému
10 Výtok kapaliny malým otvorem, vyprázdnění nádoby, výtok kapaliny velkým obdélníkovým otvorem v boční stěně nádoby
11 Nestacionární proudění nestlačitelné kapaliny potrubím, hydraulický ráz
12 Věta o změne hybnosti a její aplikace
13 Silové účinky proudící tekutiny na plochy a tělesa, obtékání těles
Program cvičení a seminářů + individuální práce studentů:
1 Fyzikální vlastnosti tekutin
2 hydrostatický tlak, tlakové hladiny, Pascalův zákon, tlaková síla na rovinné plochy
3 Tlaková síla na křivé plochy, relativní klid kapalin
4 Kontrolní test č.1- Hydrostatika
5 Rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice pro dokonalou kapalinu, Měření tlaku a rychlostí v potrubí
6 Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu, měrná ztrátová energie, Reynoldsovo číslo
7 Hydraulické odpory třením při laminárním a turbulentním proudění, odpory místní
8 Laboratorní měření (třecí a místní ztráty, charakteristika čerpadla)
9 Hydraulický výpočet potrubí
10 Bernoulliho rovnice pro rotující kanál, odstředivé čerpadlo, čerpadlo a potrubí
11 Kontrolní test č.2 - Hydrodynamika
12 Nestacionární proudění nestlačitelné a stlačitelné kapaliny potrubím, hydraulický ráz
13 Aplikace věty o změně hybnosti, odpor těles
Seznam otázek ke zkoušce:
1 Tekutiny-základní pojmy, fyzikální vlastnosti tekutin - definice a jednotky
2 Kapaliny v klidu, zákon o šíření tlaku v kapalinách, Pascalův zákon a jeho aplikace (hydraulický lis, přenos energie)
3 Eulerova rovnice hydrostatiky, diferenciální rovnice tlakové funkce, hladinové plochy a jejich praktický význam
5 Tlaková síla na rovinné plochy (velikost a působiště tlakové síly, zatěžovací obrazce)
6 Tlakové síly na křivé plochy (metoda složková a náhradních ploch), vztlak a plavání těles, Archimedův zákon
7 Základní pojmy dynamiky tekutin, rozdělení proudění tekutin (podle vlastností a kinematických hledisek)
8 Rovnice kontinuity a Eulerova rovnice pro jednorozměrné proudění ideální tekutiny
9 Bernoulliho rovnice pro ideální tekutinu, aplikace
10 Měření místní a střední rychlosti kapaliny v potrubí
11 Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu, měrná ztrátová energie, Reynoldsovo číslo
12 Ustálené laminární proudění v potrubí kruhového průřezu (rychlostní profil, střední rychlost, hydraulické odpory třením)
13 Turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu (rychlostní profil, střední rychlost, hydraulické odpory třením)
14 Hydraulické odpory místní, stanovení součinitele místní ztráty měřením
15 Hydraulický výpočet potrubí (Rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, hydraulické odpory, charakteristika potrubí)
16 Hydrodynamické čerpadlo, čerpací systém, parametry čerpadla, výpočet měrné energie čerpadla, charakteristiky hydrodynamického čerpadla
17 Neustálené proudění nestlačitelné kapaliny v potrubí_ rozšířená Bernoulliho rovnice
18 Neustálené proudění stlačitelné kapaliny v potrubí, hydraulický ráz
19 Věta o změně hybnosti a její aplikace v mechanice tekutina
20 Obtékání těles, silové účinky na obtékané plochy a tělesa, jejich výpočet.
Podmínky absolvování předmětu
Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky