516-0899/01 – Fyzika kapalinového paprsku (FKP)
Garantující katedra | Institut fyziky | Kredity | 5 |
Garant předmětu | prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2005/2006 | Rok zrušení | 2014/2015 |
Určeno pro fakulty | HGF | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Shrnout základní fyzikální a konstrukční principy zařízení pro generaci kapalinových paprsků
Popsat, objasnit a interpretovat hydrodynamické zákonitosti uplatňující se při generaci kapalinových paprsků
Aplikovat jednoduché vztahy popisující fyzikální jevy na výpočet parametrů paprsků
Demonstrovat získané poznatky na jednoduchých aplikacích
Vyučovací metody
Přednášky
Semináře
Anotace
Cílem předmětu je podat studujícím znalosti o fyzikálním základu kapalinového
paprsku, a to jak tvořeného čistou kapalinou, tak různými druhy směsí, které
nemusí být svým chováním ztotožnitelné s kapalinou. Hlavní důraz je kladen
na pochopení rozdílů v chování použitých kapalin či tekutin, a to především
z hlediska výtoku, divergence v prostředí, kterým se paprsek pohybuje,
a ztráty energie. Jsou rozebírány vlivy speciálních typů prostředí na chování
paprsku, a to z pohledu základních typů kapalinového paprsku (čistá kapalina,
kapalina s kapalnými aditivy - polymery, kapalina s pevnolátkovými aditivy -
abrazivy, kapalina v neobvyklých termodynamických stavech).
Povinná literatura:
1. Hlaváč, L.: Model pro řízení parametrů kapalinového paprsku při porušování
materiálů v pevné fázi. Doktorská disertační práce, Ostrava, 2000, 100 s.
2. Hlaváč, L.: Fyzikální působení kapalinového paprsku vysoké energie na
křehký materiál. Habilitační práce, Ostrava, 2002, 82 s. + 96 s. příloh
3. Sborníky konferenční řady organizované BHRGroup každé dva roky počínaje
1972 (International Symposium on Jet Cutting Technology Ţ International
Conference on Jet Cutting Technology Ţ Jetting Technology International
Conference Ţ Water Jetting International Conference)
4. Sborníky konferenční řady organizované WJTA každé dva roky počínaje 1981
(U.S. Water Jet Symposium Ţ U.S. Water Jet Conference Ţ American Water Jet
Conference Ţ WJTA American Waterjet Conference, 1. až 4. sborník na webu,
od roku 2003 pouze na CD)
5. Sborníky konferenční řady organizované ISWJT nepravidelně co dva až tři
roky počínaje 1989 - Pacific Rim International Conference on Water Jet
Technology
Doporučená literatura:
1. Hlaváč, L.: Model pro řízení parametrů kapalinového paprsku při porušování
materiálů v pevné fázi. Doktorská disertační práce, Ostrava, 2000, 100 s.
2. Hlaváč, L.: Fyzikální působení kapalinového paprsku vysoké energie na
křehký materiál. Habilitační práce, Ostrava, 2002, 82 s. + 96 s. příloh
3. Sborníky konferenční řady organizované BHRGroup každé dva roky počínaje
1972 (International Symposium on Jet Cutting Technology Ţ International
Conference on Jet Cutting Technology Ţ Jetting Technology International
Conference Ţ Water Jetting International Conference)
4. Sborníky konferenční řady organizované WJTA každé dva roky počínaje 1981
(U.S. Water Jet Symposium Ţ U.S. Water Jet Conference Ţ American Water Jet
Conference Ţ WJTA American Waterjet Conference, 1. až 4. sborník na webu,
od roku 2003 pouze na CD)
5. Sborníky konferenční řady organizované ISWJT nepravidelně co dva až tři
roky počínaje 1989 - Pacific Rim International Conference on Water Jet
Technology
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Test, písemná zápočtová práce
E-learning
Další požadavky na studenta
Systematická příprava na výuku.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Kapaliny - základní charakteristiky
Hustota, povrchové napětí, dynamická viskozita a jejich závislost na tlaku,
teplotě a dalších parametrech.
2. Výtok kapalin do vzduchu
Odpor kapalinového paprsku na třecí ploše se vzduchem, součinitel útlumu
kapalinového paprsku ve vzduchu, tvar paprsku, rychlostní profil, způsoby
modelování paprsku.
3. Výtok kapalin do kapaliny
Odpor kapalinového paprsku na třecí ploše s kapalinou, součinitel útlumu
kapalinového paprsku v kapalině, tvar paprsku, rychlostní profil, způsoby
modelování paprsku.
4. Výtok kapalin do vakua
Odpařování kapaliny z paprsku při sníženém tlaku a ve vakuu, rychlost
rozpadu paprsku vlivem uvolnění tlaku ve vakuu, tvar paprsku, rychlostní
profil, způsoby modelování paprsku.
5. Kapalná aditiva
Podstata působení kapalných aditiv, základní typy kapalných aditiv, způsob
dávkování kapalných aditiv do paprsku při jejich použití, hlavní přínos
kapalných aditiv.
6. Pevnolátková aditiva
Aditiva ve formě pevných látek – abraziva, typy abraziv, důležité
vlastnosti abrazivního materiálu, možnosti zušlechtění abrazivního
materiálu, výběr typu abrazivního materiálu podle účelu, na který je použit.
7. Vliv kapalných aditiv na tvar a pohyb paprsku
Určení struktury paprsku při použití kapalných aditiv, útlum paprsku
s aditivy v prostředí (vzduchu, kapalině, vakuu), způsoby použití paprsku
s kapalnými aditivy v praxi.
8. Vliv pevnolátkových aditiv na tvar a pohyb paprsku
Rozbor typů implementace abrazivních částic do toku kapaliny (injection
and slurry jets), změna velikosti a struktury abrazivních částic
při směšování s kapalinou, struktura vzniklého abrazivního kapalinového
paprsku, útlum abrazivního kapalinového paprsku v prostředí za výstupem
z usměrňovací trubice či trysky, vliv prostředí na strukturu a stabilitu
paprsku.
9. Speciální stavy kapalinového paprsku
Modulace rychlosti toku kapaliny v systémech generujících vysoký tlak,
vznik modulace či pulzace při výtoku z trysky nebo při pohybu prostředím
za výstupem z trysky, implementace periodických poruch do toku kapaliny -
přehled možností a jejich charakteristických vlastností, výhod či nevýhod.
10. Možnosti použití jednoduchých modelů kapalinového paprsku v praxi
Modelování kapalinového paprsku pomocí sledu kapek kulového a válcového
tvaru, model využívající tlakové (rychlostní) pole, modelování pomocí
iteračních kroků na bázi spojitého proudu, model divergence paprsku
a konvergence jádra paprsku, využití modelu založeného na popisu
diferenciálními rovnicemi.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.