516-0933/01 – Toky kapalin vysokých energií (TKVE)

Garantující katedraInstitut fyzikyKredity0
Garant předmětudoc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D.Garant verze předmětuprof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D.
Úroveň studiapostgraduálníPovinnostvolitelný odborný
RočníkSemestrzimní + letní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2005/2006Rok zrušení2011/2012
Určeno pro fakultyHGF, FBI, FSUrčeno pro typy studiadoktorské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
VAL30 doc. Ing. Jan Valíček, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zkouška 0+0
kombinovaná Zkouška 0+0

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

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (P1701) Fyzika (1702V001) Aplikovaná fyzika P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2009/2010 (P1701) Fyzika (1702V001) Aplikovaná fyzika K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (P1701) Fyzika K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2008/2009 (P1701) Fyzika P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku