338-0301/03 – Fluid Mechanics (MeTek)
Gurantor department | Department of Hydromechanics and Hydraulic Equipment | Credits | 5 |
Subject guarantor | doc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D. | Subject version guarantor | prof. Ing. Jaroslav Janalík, CSc. |
Study level | undergraduate or graduate | | |
| | Study language | Czech |
Year of introduction | 2001/2002 | Year of cancellation | 2007/2008 |
Intended for the faculties | FS | Intended for study types | Bachelor |
Subject aims expressed by acquired skills and competences
Students will be introduced to the application of conservation laws and force balance under steady and unsteady fluid flow. They will apply the obtained knowledge of general mechanics while learning about the continuum mechanics principles. They will conduct simple experiments to understand the theory. Having obtained the fundamental knowledge, they will be able to solve practical fluid flow mechanics problems, pressures and pressure forces under steady and unsteady flow in particular, and they will be introduced to more complex engineering problems solutions.
Teaching methods
Lectures
Tutorials
Experimental work in labs
Summary
Fluid Mechanics deals with equilibrium forces in the fluid at rest and motion. Applies universally valid theorems of mechanics, i.e. the condition of balance of forces and moments, the momentum of change of momentum, the law of weight and energy conservation.
In hydrostatics, attention is focused on calculating the pressure and pressure forces in the fluid at rest. In hydrodynamics, the main topics is a steady and unsteady pipe flow, the discharge of fluid from the vessel through a pipeline or through a hole, a hydraulic pipeline calculation, water pump system solution, uniform flow in the channel, flow over a body and other applications.
Compulsory literature:
DRABKOVA, S.: Fluid Mechanics_Lectures, available at http://www.338.vsb.cz/en/studies/
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
AL-SHEMMERI, T.T.:Engineering Fluid Mechanics, available at http://bookboon.com/en/engineering-fluid-mechanics-ebook
AL-SHEMMERI, T.T.:Engineering Fluid Mechanics Solution Manual, available at http://bookboon.com/en/engineering-fluid-mechanics-solution-manual-ebook
FOX, R.W., MC DONALD, A.T.: Introduction to Fluid Mechanics, J. Wiley & sons, New York, 1994
http://www.aerodynamics4students.com/
Recommended literature:
Way of continuous check of knowledge in the course of semester
E-learning
Other requirements
Prerequisities
Subject has no prerequisities.
Co-requisities
Subject has no co-requisities.
Subject syllabus:
Program přednášek
Týden Náplň přednášek
1 Základní pojmy mechaniky tekutin, fyzikální vlastnosti kapalin
2 Tlak a tlakové síly v kapalině za klidu, Eulerova rovnice hydrostatiky, tlakové hladiny, 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 Měření tlaku a rychlosti v potrubí
7 Proudění skutečné kapaliny, Navier-Stokesova rovnice, Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu
8 Ustálené proudění v potrubí, laminární a turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu
9 Hydraulické odpory třením a místní, hydraulický výpočet potrubí, charakteristika potrubí
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
Program cvičení a seminářů + individuální práce studentů
1 Fyzikální vlastnosti kapalin, tlak, tlakové hladiny
2 Tlaková síla na rovinné a křivé plochy
3 Relativní klid kapalin
4 Rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice pro dokonalou kapalinu,
Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu
5 Kontrolní test č.1-Kapaliny v klidu
Měření tlaku a rychlostí v potrubí
6 Laminární a turbulentní proudění v potrubí
7 Hydraulické odpory třením při laminárním a turbulentním proudění, odpory
místní
8 Laboratorní měření
9 Hydraulický výpočet potrubí
10 Výtok kapaliny z nádoby otvory, přepady
11 Nestacionární proudění nestlačitelné kapaliny potrubím, hydraulický ráz
12 Bernoulliho rovnice pro rotující kanál, odstředivé čerpadlo, čerpadlo a
potrubí
13 Kontrolní test č.2
Rovnoměrný průtok v korytě, Chézyho rovnice
14 Věta o změně hybnosti, odpor těles
Seznam otázek ke zkoušce
1 Tekutiny-základní pojmy, fyzikální vlastnosti tekutin
2 Kapaliny v klidu, tlak, zákon o šíření tlaku v kapalinách
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 objem)
6 Tlakové síly na křivé plochy (metoda složková a náhradních ploch), vztlak a
plavání těles, Archimédův 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 tekutinu, 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 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, ponořený otvor
21 Výtok kapaliny velkým otvorem v boční stěně nádoby, přepady
22 Hydraulický výpočet potrubí, charakteristika potrubí, základy grafického řešení
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 těles
29 Teorie podobnosti
30 Laboratorní měření- popis úloh realizovaných v průběhu cvičení
Zápočet-prezenční forma studia
V průběhu cvičení jsou psány 2 testy, každý obsahuje 3 příklady k řešení, za které je možné získat 9 bodů. Z každého testu musí student získat minimálně 3 body.
Za zpracování protokolu z laboratorního měření (3 úlohy) je možné získat 12 bodů. Maximální počet bodů k zápočtu je 30, minimální požadovaný počet pro udělení zápočtu je 20 bodů.
Zápočet-kombinovaná forma studia
Vypracování samostatné práce obsahující řešení zadaných příkladů. Maximální počet bodů k zápočtu je 30, minimální požadovaný počet pro udělení zápočtu je 20 bodů.
Zkouška
Zkouška se skládá z písemné a ústní části. Písemná část obsahuje dva příklady a 10 testových otázek, na které je vyžadována krátká, ale výstižná odpověď. Za každý správně vypočítaný příklad je možno získat 10 bodů, za každou správnou odpověď na otázku 1 bod, celkem tedy 30 bodů. Minimální počet bodů potřebny pro postup k ústní zkoušce je 20 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.
Conditions for subject completion
Occurrence in study plans
Occurrence in special blocks
Assessment of instruction
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.