338-0538/02 – Aplikovaná mechanika tekutin (AMT-FBI)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | Ing. Jana Jablonská, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Jana Jablonská, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný typu B |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FBI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je, aby se studenti seznámili s experimentálními a numerickými metodami pro řešení z oblasti aplikace hydromechaniky do problematiky požárních zařízení. Studenti budou řešit charakteristiku sériově a paralelně řazeného potrubí, hydraulický ráz, měrnou energii čerpadel samostatných a řazených – sériově a paralelně a sílu proudu kapaliny na plochu, kde nejprve budou řešeny ustálené stavy a následovně časově závislé úlohy. Samostatně sestaví různě situované úlohy v softwaru Matlab-Simulink a výsledky pak porovnají s naměřenými hodnotami z experimentu, který student provede v laboratoři katedry. Výsledky budou porovnány a zhodnoceny při obhajobě u zkoušky.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Předmět se věnuje aplikaci základů hydromechaniky do následujících oblastí:
- hydraulické vedení v stacionárním i nestacionárním stavu (hydraulický ráz) - praktické úlohy, experimentální měření, výpočty při použití dostupných software (Matlab-Simulink), srovnání matematických a experimentálních výstupů
- podávací zařízení (především čerpadla), měrná energie čerpadel, řazení čerpadel – teoretické a praktické návrhy systému čerpadel, řešení složitých obvodu s čerpadly v Matlab-Simulinku metody řešení tlakových sil proudu kapaliny na obecné plochy
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
DRÁBKOVÁ, Sylva a kol. Mechanika tekutin. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2007. 248 s. (Elearningová učebnice).
DRÁBKOVÁ, S., KOZUBKOVÁ, M. Cvičení z mechaniky tekutin. Skripta. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, FS, 2002, 141 str.
MATLAB User's Guide. The Mathworks, Inc., USA, www.mathworks.com
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Studenti zpracují 3 protokoly za které bude možné získat až 35 bodů, minimum pro udělení zápočtu je 24 bodů.
Zkouška se skládá z písemné části a obhajoby protokolů. Ze zkoušky je možné získat max. 65 bodů.
E-learning
Další požadavky na studenta
ne .
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
OSNOVA PŘEDMĚTU
1. Fyzikální vlastnosti kapalin a jejich měření (hustota, viskozita kapalin), závislost na teplotě a tlaku.
2. Statické charakteristiky hydraulických systémů, jednoduché potrubí, odpor proti pohybu, třecí odpor, místní odpor, tlakový spád a statická charakteristika potrubí, prezentace měření, která budou prováděná ve cvičení.
3. Simulace tlakového spádu a statických charakteristik v programu Matlab-Simulink, prvky v Matlab-Simulink, výpočet tlakového spádu, výpočet statické charakteristiky.
4. Výpočet statické charakteristiky rozvětvené nebo okruhované sítě.
5. Simulace dynamických charakteristik v programu Matlab-Simulink, neustálené proudění, odpor proti pohybu, odpor proti zrychlení, odpor proti deformaci a hydraulická kapacita, značení hydraulických odporů.
6. Řešení hydraulického rázu, T – článek, dělené potrubí (Segmented pipeline), rozváděč, řízení rozváděče, numerické řešení – Matlab-Simulink, rychlost zvuku v potrubí.
7. Řídicí prvky.
8. Řešení dynamiky složitého hydraulického obvodu užitím Matlab-Simulink.
9. Řešení obvodu s čerpadly, odstředivé čerpadlo v SimHydraulics, 1D a 2D charakteristika.
10. Obvody s čerpadly, obvod - tlakový spád, statická charakteristika, hydraulický ráz.
11. Řazení čerpadel sériové, paralelní, obvod.
12. Hybnost vodního paprsku, silové účinky proudící tekutiny na plochy a tělesa, věta o změně hybnosti, aplikace věty o změně hybnosti, prezentace experimentu.
13. Silové účinky proudící tekutiny na obecné plochy a tělesa, matematický model proudění tekutin, přenos hmoty, hybnosti, okrajové podmínky, metody matematického modelování turbulentního proudění, tlakové síly na desce způsobené proudem kapaliny z trysky - příklady.
14. Konzultace
Osnova cvičení
1. Bernoulliho rovnice pro ideální a skutečnou kapalinu, výpočet ztrát, Re čísla, součinitele tření.
2. Měření statické charakteristiky jednoho potrubí na vodní trati, měření sériově a paralelně řazených potrubí – program.
3. Vyhodnocení měření statické charakteristiky potrubí a řazení potrubí v Excelu, úvod do Matlab-Simulinku.
4. Výpočet tlakového spádu na 1 potrubí v programu Matlab-Simulink, vytvoření subsystému, zadávání proměnlivého signálu.
5. Výpočet statické charakteristiky pro 1 potrubí (modelování naměřených dat), možnosti zobrazení výsledků v Matlab-Simulink, převod dat do excelu.
6. Modelování sériově a paralelně řazených potrubí v Matlab-Simulink a porovnání s Excelem, definice místních odporů.
7. Měření hydraulického rázu – program, charakteristiky čerpadla a řazení čerpadel – program.
8. Vyhodnocení dat z měření – vyhodnocení hydraulického rázu – určení modulu pružnosti z měření, modelování ustáleného stavu pro hydraulický ráz v programu Matlab-Simulink.
9. Modelování hydraulického rázu v programu Matlab-Simulink pro teoretické a naměřené hodnoty - modelování hydraulického rázu pro neustálené stavu, zjištění vlivu ekvivalentní délky, součinitele výtoku ventilu a množství vzduchu na hydraulický ráz.
10. Výpočet čerpadel – sací výška čerpadla, příkon, výkon, měrná energie čerpadla, pracovní bod systému. Vyhodnocení měření charakteristik čerpadel, sériové a paralelní řazení čerpadel v Excelu.
11. Modelování charakteristiky jednoho čerpadla v Matlab-Simulink - modelování odstředivého čerpadla v Matlab-Simulink a jeho možnosti zadávání – 1D charakteristika, polynomem. Určení základních parametrů při ustáleném stavu pro charakteristiku čerpadla.
12. Zadávání 1D charakteristiky čerpadel v Matlab-Simulinku. Při ustáleném stavu určení konstant – výtokový součinitel ventilu, ekvivalentní délka potrubí. Zadávání charakteristiky čerpadel pomocí polynomu. Srovnání charakteristiky čerpadla s charakteristikou od výrobce, afinní vztahy pro základní parametry čerpadla.
13. Modelování sériově a paralelně řazení čerpadel v Matlab-Simulinku a porovnání s výpočtem v Excelu.
14. Konzultace.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky