338-0008/03 – Hydromechanika (Hydro)
| 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 | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2007/2008 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | HGF | 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
Hydromechanika 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 http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/
DRÁBKOVÁ, S., KOZUBKOVÁ, M.: Cvičení z Mechaniky tekutin. Sbírka příkladů. VŠB – TU Ostrava, 2004, dostupné na http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/
JANALÍK, J.: Hydrodynamika a hydrodynamické stroje, VŠB-TU Ostrava, 2008, 190 s.,dostupné na http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/
Návody pro laboratorní měření dostupné na http://www.338.vsb.cz/studium/skripta/
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:http://www.338.vsb.cz/studium/mechanika-tekutin/
Doporučená literatura:
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 30, minimální požadovaný počet pro udělení zápočtu je 20 bodů.
Kombinovaná forma studia: Individuální program zahrnující řešení 25 příkladů. Maximální počet bodů k zápočtu je 30, 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. Písemná část obsahuje dva příklady k řešení a 10 testových otázek. Maximální počet bodů je 30, minimální počet bodů potřebný pro postup k ústní zkoušce je 12 bodů.
Ústní část se skládá ze dvou otázek – hydrostatika, hydrodynamika. Za každou správně zodpovězenou otázku je 20 bodů. Student musí prokázat znalosti jak z hydrostatiky, tak i hydrodynamiky.
E-learning
Další požadavky na studenta
Seznam otázek ke zkoušce:
1. Tekutiny-základní pojmy, fyzikální vlastnosti tekutin.
2. Kapaliny v klidu, zákon o šíření tlaku v kapalinách (závislost na směru).
3. Eulerova rovnice hydrostatiky, diferenciální rovnice tlakové funkce, hladinové plochy a jejich praktický význam.
4. Pascalův zákon a jeho aplikace ( hydraulický lis, přenos energie).
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. Přímočarý rovnoměrně zrychlený pohyb nádoby s kapalinou.
8. Rovnoměrné otáčení nádoby s kapalinou kolem svislé osy.
9. Základní pojmy dynamiky tekutin, rozdělení proudění tekutin ( podle vlastností a kinematických hledisek).
10. Rovnice kontinuity pro prostorové a jednorozměrné proudění.
11. Eulerova rovnice pro proudění ideální tekutiny.
12. Bernoulliho rovnice pro ideální tekutiinu, použití Bernoulliho rovnice.
13. Měření rychlosti a tlaku kapaliny v potrubí.
14. Proudění skutečné kapaliny , Navier-Stokesova rovnice.
15. Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu, použití Bernoulliho rovnice.
16. Ustálené proudění, laminární proudění v úzké štěrbině, laminární a turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu.
17. Turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu.
18. Hydraulické odpory třením po délce, výpočet součinitele tření.
19. Hydraulické odpory místní, stanovení součinitele místní ztráty.
20. Výtok kapaliny z nádoby malým kruhovým otvorem ve dně, vyprázdnění nádoby.
21. Výtok kapaliny velkým otvorem v boční stěně nádoby, přepady.
22. Hydraulický výpočet potrubí.
23. Hydrodynamické čerpadlo, čerpací systém, parametry čerpadla, výpočet měrné energie čerpadla, charakteristika čerpadla, určení sací výšky.
24. Neustálené proudění nestlačitelné kapaliny v potrubí.
25. Neustálené proudění stlačitelné kapaliny v potrubí, hydraulický ráz.
26. Rovnoměrný průtok korytem, Chézyho rovnice.
27. Hybnostní věta a její aplikace v mechanice tekutin.
28. Odpor tělěs.
29. Teorie podobnosti.
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.
4. Kapaliny v relativním klidu.
5. Úvod do proudění tekutin, rovnice kontinuity a Bernoulliho rovnice pro proudění ideální tekutiny.
6. Proudění skutečné kapaliny, Navier-Stokesova rovnice, Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu v gravitačním poli.
7. Měření tlaku a průtoku v potrubí.
8. Ustálené proudění v potrubí, laminární proudění v úzké štěrbině, laminární a turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu.
9. Hydraulické odpory třením a místní, hydraulický výpočet potrubí, charakteristika potrubí, základy grafického řešení.
10. Výtok kapaliny malým otvorem, výtok kapaliny velkým obdélníkovým otvorem v boční stěně nádoby, přepady, výtok při současném přítoku, vyprazdňování nádob.
11. Nestacionární proudění nestlačitelné kapaliny potrubím, hydraulický ráz.
12. Bernouliho rovnice pro rotující kanál, odstředivé čerpadlo, charakteristika čerpadla, čerpadlo v potrubním systému.
13. Silové účinky proudící tekutiny na plochy a tělesa, obtékání těles.
14. Proudění v korytech, fyzikální podobnost.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích