338-0301/03 – Fluid Mechanics (MeTek)

Gurantor departmentDepartment of Hydromechanics and Hydraulic EquipmentCredits5
Subject guarantordoc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D.Subject version guarantorprof. Ing. Jaroslav Janalík, CSc.
Study levelundergraduate or graduate
Study languageCzech
Year of introduction2001/2002Year of cancellation2007/2008
Intended for the facultiesFSIntended for study typesBachelor
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
DRA10 doc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D.
KOZ30 prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 2+2
Part-time Credit and Examination 18+0

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:

RODI, W., FUEYO, N.: Engineering Turbulence Modelling and Experiments 5. Oxford. Elsevier Science Ltd. Oxford, 2002. MUNSON, B.R., YOUNG, D.F., OKIISHI, T.H.: Fundamentals of Fluid Mechanics. March: Wiley Text Books, 2002. ISBN 047144250X STREETER, V.L.: Fluid Mechanics, Mc Graw-Hill, New York, 1971 WHITE, F.M.: Fluid Mechanics, Mc Graw-Hill, New York, 1986 ASWATHA NARAYANA, P.A., SEETHARAMU, K.N.: Engineering Fluid Mechanics. Alpha Asience International Ltd., Harrow, U.K., 2005

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

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of pointsMax. počet pokusů
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (100) 51 3
        Exercises evaluation Credit 30 (30) 0 3
                Laboratory work Laboratory work 12  0 3
                Project Project 18  0 3
        Examination Examination 70 (70) 0 3
                Written examination Written examination 30  0 3
                Oral Oral examination 40  0 3
Mandatory attendence participation:

Show history

Conditions for subject completion and attendance at the exercises within ISP:

Show history
Part-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of pointsMax. počet pokusů
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (100) 51 3
        Exercises evaluation Credit 30 (30) 0 3
                Project Project 30  0 3
        Examination Examination 70 (70) 0 3
                Written examination Written examination 30  0 3
                Oral Oral examination 40  0 3
Mandatory attendence participation:

Show history

Conditions for subject completion and attendance at the exercises within ISP:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeBranch/spec.Spec.ZaměřeníFormStudy language Tut. centreYearWSType of duty

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner

Assessment of instruction

Předmět neobsahuje žádné hodnocení.