338-0535/01 – Hydrodynamika a hydrodynamické stroje (HyDyS)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Jaroslav Janalík, CSc. | Garant verze předmětu | Ing. Jana Jablonská, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2005/2006 | Rok zrušení | 2020/2021 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je, aby si student propojil své teoretická znalosti z oblasti základních zákonů hydrodynamiky a jejich použití v praxi. Student provede v laboratoři katedry experiment v oblasti charakteristiky čerpadla a řazení čerpadel a jeho zhodnocení s teoretickými hodnotami. Také experimentálně stanoví místní ztráty (součinitel místní ztráty) pro různé prvky potrubí a třecí ztráty (součinitel tření) pro různé průměry potrubí. Dalším měřením, které student vyhodnotí bude hydraulický ráz, jenž opět bude srovnávat s teoreticky vypočtenými hodnotami.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Předmět se zabývá problematikou hydrostatiky – Pascalova zákona, tlak plochy a relativním pohybem kapalin. Dále se v předmětu bude zabývat proudění skutečných kapalin, rovnici spojitosti, Eulerova rovnice, Bernoulliho rovnice a její použití v praxi, Hybnostní větou, ale také proudění nenewtonských kapalin, dále se bude zabývat laminárním a turbulentním prouděním skutečných kapalin. Student také získá informace o hydrostatických a hydrodynamických čerpadlech a o jejich pracovních principech.
Povinná literatura:
[1] Janalík, J., Šťáva, P.: Mechanika tekutin. Skripta. Ostrava: VŠB-TU, FS, 2002,
126 str.
[2] Drábková,S., Kozubková,M: Cvičení z mechaniky tekutin. Skripta, Ostrava: VŠB-
TU, FS, 2002, 141 str.
[3] Janalík, J.: Hydrodynamika a hydrodynamické stroje. kripta, Ostrava: VŠB-
TU, FS, 2008,189 str.
Doporučená literatura:
[1] Noskievič, J. a kol.: Mechanika tekutin, Praha: SNTL, 1987, 354 str.
[2] Noskievič, J. a kol.: Mechanika tekutin. Příručka pro laboratorní cvičení.
Skripta. Ostrava: VŠB-TU, 1987, 153 str.
[3] Bláha, J. Brada, K.: Hydraulické stroje. Celostátní vysokoškolská příručka,
Praha: 1992, 752 str.
[4] Novák, V., Rieger, F., Vavro, K.: Hydraulické pochody v chemickém a
potravinářském průmyslu, SNTL Praha 1989, 447 str.
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
.............................
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
OSNOVA PŘEDMĚTU
1. Základní pojmy mechaniky tekutin, fyzikální vlastnosti kapalin, tlak a tlakové síly v kapalině za klidu, Eulerova rovnice hydrostatiky.
2. Hladinové plochy, Pascalův zákon, tlaková síla na rovinné a křivé plochy.
3. Síly působící na těleso v kapalině, Archimédův zákon, kapalina v relativním klidu, pohyb přímočarý a rotační.
4. Základní pojmy hydrodynamiky, rovnice spojitosti pro jednorozměrné a prostorové proudění, Eulerova rovnice hydrodynamiky.
5. Bernoulliho rovnice pro dokonalou kapalinu, měření tlaku, rychlosti a průtoku kapaliny v potrubí.
6. Proudění skutečné kapaliny, Navier-Stokesova rovnice, Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu v gravitačním poli, měrná ztrátové energie.
7. Laminární proudění newtonských kapalin v kruhovém potrubí, stékání po svislé stěně, proudění nenewtonských kapalin, mocninová rovnice toku, Binghamova rovnice.
8. Hydraulické odpory, měrná ztrátová energie, tlaková ztráta třením, místní ztráty, ztráty třením v potrubí nekruhového průřezu.
9. Hydraulický výpočet potrubí, charakteristika potrubí, potrubí větvené a okružní, rovnoměrný průtok v korytě.
10. Výtok kapaliny malým otvorem, výtok kapaliny velkým obdélníkovým otvorem v boční stěně nádoby, přepady, výtok při současném přítoku, vyprazdňování nádob.
11. Bernouliho rovnice pro rotující kanál, rozdělení čerpadel, odstředivé čerpadlo, Eulerova rovnice, měrná energie, dopravní výška a dopravní tlak.
12. Charakteristika čerpadla a potrubí, příkon, účinnost čerpadla, výpočet sací výšky, kavitace, sériové a paralelní řazení čerpadel, regulace průtoku škrcením a změnou otáček, vliv viskozity.
13. Bernoulliho rovnice pro neustálené proudění nestlač. kapaliny, hydraulický ráz, věta o změně hybnosti.
14. Odpor těles, sedimentační rychlost částic, fyzikální podobnost, numerické modelování proudění.
OSNOVA CVIČENÍ
1. Fyzikální vlastnosti kapalin.
2. Hladinové plochy, tlak, tlak. síla na rovinné plochy (tlakové síly na křivé plochy, relativní klid kapalin).
3. Rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice pro dokonalou kapalinu, měření rychlostí a průtoků kapalin.
4. Druhy proudění,hydraulické odpory při laminárním a turbulentním proudění, odpory místní.
5. Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu.
6. Laminární proudění nenewtonských kapalin, mocninová rovnice toku,Binghamova rovnice.
7. Hydraulický výpočet potrubí, potrubí jednoduché, větvené a okružní.
8. Výtok kapaliny z nádoby, přepady, věta o změně hybnosti.
9. Bernoulliho rovnice pro rotující kanál, odstředivé čerpadlo, čerpadlo a potrubí, sací výška.
10. Základní parametry čerpadla.
11. Řazení čerpadel.
12. Odpor těles, rovnoměrný průtok v korytě, podobnost, zápočet
Laboratorní cvičení
1. Měření charakteristiky odstředivého čerpadla.
2. Měření ztráty třením na vodní trati.
3. Měření místní ztrát na vodní rati.
4. Hydraulický ráz.
SEZNAM OTÁZEK KE ZKOUŠCE
1. Fyzikální vlastnosti kapalin
2. Eulerova rovnice hydrostatiky, diferenciální rovnice tlakové funkce
3. 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)
7. Vztlak a plavání těles, Archimedův zákon
8. Přímočarý rovnoměrně zrychlený pohyb nádoby s kapalinou
9. Rovnoměrné otáčení nádoby s kapalinou kolem svislé osy
10. Základní pojmy hydrodynamiky, rozdělení proudění kapalin ( podle vlastností kapalin a kinematických hledisek)
11. Rovnice kontinuity pro prostorové a jednorozměrné proudění
12. Eulerova rovnice hydrodynamiky
13. Bernoulliho rovnice pro ideální kapalinu, použití Bernoulliho rovnice
průřezová měřidla, pravidla pro psaní Bernoulliho rovnice
14. Měření rychlosti a tlaku kapaliny v potrubí (Pitotova a Prandtlova trubice),
15. Proudění skutečné kapaliny ( lam. a turbul. proudění)
16. Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu, použití Bernoulliho rovnice
17. Hydraulické odpory třením po délce, výpočet součinitele tření
18. Hydraulické odpory místní, stanovení součinitele místní ztráty
19. Výtok kapaliny z nádoby malým kruhovým otvorem ve dně, vyprázdnění nádoby
20. Výtok kapaliny velkým otvorem v boční stěně nádoby, přepady
21. Hydraulický výpočet potrubí
22. Hydrodynamické čerpadlo, čerpací systém, parametry čerpadla, výpočet měrné energie čerpadla, charakteristika čerpadla, určení sací výšky.
23. Laminární proudění nenewtonských kapalin v potrubí
24. Neustálené proudění stlačitelné kapaliny v potrubí, hydraulický ráz
25. Proudění v korytech-rovnoměrný průtok
26. Hybnostní věta a její aplikace v mechanice tekutin
27. Odpor těles, obtékání koule
28. Teorie podobnosti
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky