516-0856/01 – Fyzika tekutin (FTE)

Garantující katedraInstitut fyzikyKredity4
Garant předmětuprof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D.Garant verze předmětuprof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2003/2004Rok zrušení2014/2015
Určeno pro fakultyFAST, HGFUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
HLA57 prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+1
kombinovaná Zápočet a zkouška 10+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student shrnuje a popisuje základní principy a základní definice mechaniky tekutin Student analyzuje jevy v tekutinách z hlediska fyzikálních teorií. Podle zaměření diplomové práce aplikuje znalosti vybraných jevů na problém technické praxe

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)

Anotace

Předmět shrnuje základní principy a základní definice mechaniky tekutin a prohlubuje fyzikální znalosti mechanických, elektrických a tepelných vlastností tekutin. Zahrnuje hydrostatiku a hydrodynamiku tekutin, proudění tekutin, teorii fyzikální podobnosti a metody vizualizace proudění a umožňuje analyzovat jevy v tekutinách z hlediska fyzikálních teorií. Rozebírány jsou problémy týkající se kapalných a plynných paliv, jejich charakteristik, fyzikální přípravy ke spalování, pohybu tekutin v biologických systémech a problematika kapalinových paprsků. Jsou aplikovány jednoduché vztahy popisující fyzikální jevy na výpočet parametrů toku.Důraz je kladen na pochopení rozdílů v chování kapalin či tekutin, a to především z hlediska toku, výtoku, divergence v prostředí, kterým se paprsek tekutiny pohybuje, a ztrát energie. Jsou rozebírány vlivy speciálních typů prostředí na chování proudu tekutiny. Cílem je naučit studenty použít fyzikální principy při hledání zdrojů zlepšení konstrukce zařízení pracujících s tekutinami a analyzovat vybrané jevy ve vztahu k jejich uplatnění v technické praxi.

Povinná literatura:

Noskievič, J., a kol.: Mechanika tekutin. SNTL, Praha, 1987, 356 s. Hlaváč, L.: Model pro řízení parametrů kapalinového paprsku při porušování materiálů v pevné fázi. Doktorská disertační práce, Ostrava, 2000, 100 s.

Doporučená literatura:

Hlaváč, L.: Fyzikální působení kapalinového paprsku vysoké energie na křehký materiál. Habilitační práce, Ostrava, 2002, 82 s. + 96 s. příloh Hlaváčová, I.: Vysokoenergetický vodní paprsek a jeho interakce s prostředím. Habilitační práce, Ostrava, 2010, 126 s.

Způsob průběžné kontroly znalostí během semestru

Test, písemná práce

E-learning

Další požadavky na studenta

Systematická příprava na výuku.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. MAKROSKOPICKÉ SYSTÉMY Typy makroskopických systémů. Plyn. Kapalina. Vlastnosti plynů a kapalin. Stlačitelnost. 2. MECHANIKA IDEÁLNÍCH TEKUTIN Hydrostatika ideálních tekutin. Základní rovnice hydrostatiky. Rotace kapaliny v gravitačním poli. Hydrodynamika ideální tekutiny. Eulerova rovnice. Bernolliho rovnice. Výtok kapaliny z nádoby. Relaxace. Rayleigho model. Fluktuace. Langevinova rovnice. Korelace. Časová a prostorová korelační funkce. 3. MECHANICKÉ VLASTNOSTI TEKUTIN Viskozita. Navierova-Stokesova rovnice. Poiseuillův vzorec. Odpor viskozní kapaliny. Reynoldsovo číslo. Kapilární jevy. Povrchové napětí, Laplaceova rovnice. Jevy na rozhraní kapalin a tuhých látek. Kapiláry. Tlak pod zakřiveným povrchem kapaliny libovolného tvaru. Vliv povrchového napětí na tvorbě nové fáze. Hraniční mezivrstva. 4. PROUDĚNÍ TEKUTIN Rozložení rychlosti při laminárním proudění. Hagenův-Poiseullův zákon. Vírové vlákno. Model vzniku vírů. Turbulentní proudění. Pohyb tělesa v tekutině. Obtékání těles tekutinou. Obtékání kruhového válce. Couttovo proudění. Proudění plynu ve vysoké peci. Teplota a tlak plynu v nístěji. Dmýchání redukčních plynů a kapalných paliv. Metody vizualizace proudění (zavádění částic do tekutiny, úprava povrchu obtékaných těles, vliv změny optických vlastností tekutiny). 5. TEORIE FYZIKÁLNÍCH PODOBNOSTÍ Základní rovnice teorie podobnosti. Pravidlo záměny veličin a diferenciálních veličin. Teorie podobnosti jako základ experimentu. Proudění vazké tekutiny. Laminární proudění v zahlceném kanálu. Odvození kritérií podobnosti. Turbulentní proudění tekutiny. Metody analýzy rozměrů a jejich použitelnost. 6. ELEKTRICKÉ A TEPELNÉ VLASTNOSTI TEKUTIN Elektrická vodivost elektrolytů. Paradayovy zákony. Elektrické vlastnosti plynů, výboj v plynech. Molová tepla tekutin, fonony, teplotní roztažnost tekutin. Tepelná vodivost tekutin. 7. KAPALNÁ A PLYNNÁ PALIVA Paliva a jejich charakteristiky. Fyzikální příprava kapalných paliv ke spalování. Využití rozprašování. Hoření a spalování kapalných paliv. Šíření a struktura plamene kapalného paliva. Turbulentní přenos hmoty v hořákových oblastech a jejich matematický model.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2012/2013 zimní semestr, platnost do: 2014/2015 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35 (35) 18
                Projekt Projekt 20  10
                Jiný typ úlohy Jiný typ úlohy 15  8
        Zkouška Zkouška 65 (65) 33
                Písemná zkouška Písemná zkouška 20  10
                Ústní zkouška Ústní zkouška 45  23
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramOborSpec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2014/2015 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2005/2006 (B2102) Nerostné suroviny (3911R001) Aplikovaná fyzika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
ECTS FCE Bc-Mgr 2013/2014 prezenční čeština povinně volitelný 200 - Děkanát FAST stu. blok
ECTS FCE Bc-Mgr 2012/2013 prezenční čeština povinně volitelný 200 - Děkanát FAST stu. blok