516-0933/01 – Toky kapalin vysokých energií (TKVE)
| Garantující katedra | Institut fyziky | Kredity | 0 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. |
| Úroveň studia | postgraduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | | Semestr | zimní + letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2005/2006 | Rok zrušení | 2011/2012 |
| Určeno pro fakulty | HGF, FS, FBI | Určeno pro typy studia | doktorské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Analyzovat vliv stlačitelnosti na proudění kapalin při vysokých tlacích
Integrovat různé poznatky a postupy a dedukovat nové způsoby ovlivňování toku kapalin
Aplikovat poznatky při vývoji nových způsobů generace kapalinových paprsků
Kombinovat různé způsoby ovlivňování toku
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Terénní práce
Anotace
Cílem předmětu je podat studujícím základní fyzikální představu o specifických rysech kapalin expandujících z tlaků, pro které není možno zanedbávat stlačitelnost kapalin. Hlavní důraz je kladen na pochopení odlišnosti toku kapaliny, pro nějž Reynoldsovo číslo dosahuje hodnot o několik řádů vyšších než u běžných turbulentních toků. Zvláštní pozornost je věnována výtoku kapaliny, která je stlačena o více než 10%, a to zejména fyzikálním jevům v trysce, expanzi po opuštění trysky a vývoji vysokorychlostního toku v tekutém nebo nehomogenním prostředí včetně rozpadu paprsku. Je představena možnost aplikace CFD metod a jejich omezení. Jsou diskutovány další jevy jako kavitace, šíření tlakových změn vysokotlakým potrubím, vliv elektrického a magnetického pole, apod.
Povinná literatura:
Hlaváčová, I. M. Vysokoenergetický vodní paprsek a jeho interakce s prostředím. Habilitační práce. Ostrava: 2010. 126 s.
Sborníky konferenčních řad organizovaných BHRGroup, WJTA a ISWJT
Doporučená literatura:
Brdička, M.; Samek, L.; Taraba, O. Kavitace - Diagnostika a technické využití. Praha: SNTL, 1981.
Kozubková, M. Matematické modely kavitace a hydraulického rázu. Ostrava 2009. 130 s.
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Test, konzultace
E-learning
Další požadavky na studenta
Systematická příprava na výuku.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. STLAČITELNOST KAPALIN
Vymezení oblasti tlaků s nutností uvažovat stlačitelnost kapaliny, určení
fyzikálních vztahů pro aplikaci experimentálně stanovených závislostí
ve výpočtech rychlosti a stability proudu kapaliny, stanovení vlivu
stlačitelnosti na ostatní parametry kapalin - povrchové napětí, viskozita,
pevnost v tahu.
2. TERMODYNAMICKÉ JEVY PŘI VYSOKÝCH RYCHLOSTECH V UZAVŘENÉM TOKU STLAČITELNÉ
KAPALINY
Ohřev kapaliny v důsledku komprese, ohřev kapaliny při tření v uzavřeném
kanálu, vliv změn profilu kanálu na teplotu proudu kapaliny, biochemické
změny v kapalině při vysokém tlaku a odpovídajících termodynamických
teplotách.
3. TOK STLAČITELNÉ KAPALINY
Specifika toku stlačitelné kapaliny proti normálnímu turbulentnímu
proudění, koherence toku, obtékání překážek, expanze toku při průtoku
profily s extrémními gradienty hranic - tok kanálem s jednotkovým skokem
hranice, buzení chaotických mechanických kmitů v kapalině.
4. MODULACE TOKU KAPALINY
Možnosti buzení nestabilit vysokorychlostního turbulentního proudění
stlačitelné kapaliny: mechanický element, využití elasticity dutin
a tuhosti spojovacích potrubí, aplikace inverzního magnetohydrodynamického
jevu, využití zpětného rázu v kapalině buzeného nárazem na kvazituhou
překážku, selekce a zesílení přirozeně generovaných nestabilit.
5. VÝTOK KAPALINY VYSOKÉ RYCHLOSTI DO ATMOSFÉRY
Popis výtoku kapaliny do atmosféry podle Yanaidy, Ohashiho, Wanga,
duPlessise, Przyklenga a Schlattera, zjednodušený semiempirický model
výtoku kapaliny do atmosféry a vývoje rychlostního profilu jejího toku
při kontinuálním a pulzním režimu.
6. VÝTOK KAPALINY VYSOKÉ RYCHLOSTI DO JINÉHO PROSTŘEDÍ NEŽ ATMOSFÉRY
Změna popisu výtoku kapaliny do atmosféry v teoriích Yanaidy, Ohashiho,
Wanga, duPlessise, Przyklenga a Schlattera, modifikace zjednodušeného
semiempirického modelu výtoku kapaliny do atmosféry a vývoje rychlostního
profilu jejího toku na změněné parametry prostředí.
7. KAPALINOVÝ PAPRSEK
Definice pojmu kapalinový paprsek, rozdělení paprsků podle způsobu pohybu
na kontinuální, pulzní a modulované, specifika paprsků tvořených čistými
kapalinami, kapalinami s příměsí kapalných aditiv, kapalinami s příměsí
pevnolátkových aditiv, modifikovanými kapalinami.
8. PAPRSEK KAPALINY S KAPALNÝMI ADITIVY
Změna parametrů kapaliny vlivem vlastností kapalných aditiv - změna
viskozity a povrchového napětí, koherence toku, specifické rysy toku
při pohybu atmosférou a kapalným prostředím.
9. PAPRSEK KAPALINY S PEVNOLÁTKOVÝMI ADITIVY
Změna parametrů kapaliny vlivem vlastností pevnolátkových aditiv - změna
hustoty směsi, změna struktury proudu a vlastností proudu, vývoj rychlosti
a jejího příčného profilu.
10.PAPRSEK KAPALINY PŘI SPECIÁLNÍCH PODMÍNKÁCH GENERACE TOKU
Paprsek s vnější stabilizací plynovým pláštěm, paprsek s vnější stabilizací
kapalným pláštěm, paprsek s vnitřní stabilizací magnetickým polem, paprsek
se zvýšeným obsahem plynu.
Podmínky absolvování předmětu
Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.