516-0856/01 – Fyzika tekutin (FTE)
Garantující katedra | Institut fyziky | Kredity | 4 |
Garant předmětu | prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | | |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2003/2004 | Rok zrušení | 2014/2015 |
Určeno pro fakulty | FAST, HGF | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student shrnuje a popisuje základní principy a základní definice mechaniky tekutin
Student analyzuje jevy v tekutinách z hlediska fyzikálních teorií.
Podle zaměření diplomové práce aplikuje znalosti vybraných jevů na problém technické praxe
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Předmět shrnuje základní principy a základní definice mechaniky tekutin a prohlubuje fyzikální znalosti mechanických, elektrických a tepelných vlastností tekutin. Zahrnuje hydrostatiku a hydrodynamiku tekutin, proudění tekutin, teorii fyzikální podobnosti a metody vizualizace proudění a umožňuje analyzovat jevy v tekutinách z hlediska fyzikálních teorií. Rozebírány jsou problémy týkající se kapalných a plynných paliv, jejich charakteristik, fyzikální přípravy ke spalování, pohybu tekutin v biologických systémech a problematika kapalinových paprsků. Jsou aplikovány jednoduché vztahy popisující fyzikální jevy na výpočet parametrů toku.Důraz je kladen na pochopení rozdílů v chování kapalin či tekutin, a to především z hlediska toku, výtoku, divergence v prostředí, kterým se paprsek tekutiny pohybuje, a ztrát energie. Jsou rozebírány vlivy speciálních typů prostředí na chování proudu tekutiny. Cílem je naučit studenty použít fyzikální principy při hledání zdrojů zlepšení konstrukce zařízení pracujících s tekutinami a analyzovat vybrané jevy ve vztahu k jejich uplatnění v technické praxi.
Povinná literatura:
Noskievič, J., a kol.: Mechanika tekutin. SNTL, Praha, 1987, 356 s.
Hlaváč, L.: Model pro řízení parametrů kapalinového paprsku při porušování materiálů v pevné fázi. Doktorská disertační práce, Ostrava, 2000, 100 s.
Doporučená literatura:
Hlaváč, L.: Fyzikální působení kapalinového paprsku vysoké energie na křehký materiál. Habilitační práce, Ostrava, 2002, 82 s. + 96 s. příloh
Hlaváčová, I.: Vysokoenergetický vodní paprsek a jeho interakce s prostředím. Habilitační práce, Ostrava, 2010, 126 s.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Test, písemná práce
E-learning
Další požadavky na studenta
Systematická příprava na výuku.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. MAKROSKOPICKÉ SYSTÉMY
Typy makroskopických systémů. Plyn. Kapalina. Vlastnosti plynů a kapalin.
Stlačitelnost.
2. MECHANIKA IDEÁLNÍCH TEKUTIN
Hydrostatika ideálních tekutin. Základní rovnice hydrostatiky. Rotace kapaliny
v gravitačním poli. Hydrodynamika ideální tekutiny. Eulerova rovnice.
Bernolliho rovnice. Výtok kapaliny z nádoby. Relaxace. Rayleigho model.
Fluktuace. Langevinova rovnice. Korelace. Časová a prostorová korelační
funkce.
3. MECHANICKÉ VLASTNOSTI TEKUTIN
Viskozita. Navierova-Stokesova rovnice. Poiseuillův vzorec. Odpor viskozní
kapaliny. Reynoldsovo číslo. Kapilární jevy. Povrchové napětí, Laplaceova
rovnice. Jevy na rozhraní kapalin a tuhých látek. Kapiláry. Tlak pod
zakřiveným
povrchem kapaliny libovolného tvaru. Vliv povrchového napětí na tvorbě nové
fáze. Hraniční mezivrstva.
4. PROUDĚNÍ TEKUTIN
Rozložení rychlosti při laminárním proudění. Hagenův-Poiseullův zákon. Vírové
vlákno. Model vzniku vírů. Turbulentní proudění. Pohyb tělesa v tekutině.
Obtékání těles tekutinou. Obtékání kruhového válce. Couttovo proudění.
Proudění
plynu ve vysoké peci. Teplota a tlak plynu v nístěji. Dmýchání redukčních
plynů
a kapalných paliv. Metody vizualizace proudění (zavádění částic do tekutiny,
úprava povrchu obtékaných těles, vliv změny optických vlastností tekutiny).
5. TEORIE FYZIKÁLNÍCH PODOBNOSTÍ
Základní rovnice teorie podobnosti. Pravidlo záměny veličin a diferenciálních
veličin. Teorie podobnosti jako základ experimentu. Proudění vazké tekutiny.
Laminární proudění v zahlceném kanálu. Odvození kritérií podobnosti.
Turbulentní proudění tekutiny. Metody analýzy rozměrů a jejich použitelnost.
6. ELEKTRICKÉ A TEPELNÉ VLASTNOSTI TEKUTIN
Elektrická vodivost elektrolytů. Paradayovy zákony. Elektrické vlastnosti
plynů, výboj v plynech. Molová tepla tekutin, fonony, teplotní roztažnost
tekutin. Tepelná vodivost tekutin.
7. KAPALNÁ A PLYNNÁ PALIVA
Paliva a jejich charakteristiky. Fyzikální příprava kapalných paliv ke
spalování. Využití rozprašování. Hoření a spalování kapalných paliv. Šíření a
struktura plamene kapalného paliva. Turbulentní přenos hmoty v hořákových
oblastech a jejich matematický model.
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
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.