Mechanika tekutin

Anotace Základní rozdělení a vlastnosti tekutin. Mechanika tekutin a teorie fyzikální podobnosti. Eulerova rovnice hydrostatiky. Hydrostatika – rovnováha nestlačitelných tekutin. Rovnováha stlačitelných tekutin. Povrchové napětí a kapilární jevy. Základní rovnice jednorozměrového proudění tekutiny. Stacionární proudění nestlačitelných tekutin se ztrátami. Nestacionární proudění nestlačitelných tekutin. Základní rovnice pro vícerozměrová proudění. Potenciální proudění, vířivé proudění a zjednodušené teorie proudění vazkých tekutin. Obtékání a aerodynamika těles.

 

Osnova

  1. Základní zákony hydrostatiky, tlak, Pascalův, Archimedův zákon, síla na stěnu.
  2. Eulerova rovnice hydrostatiky a její integrace, absolutní a relativní rovnováha.
  3. Základy hydrodynamiky. Základní zákony. Měření tlaku, rychlosti a průtoku.
  4. Základy podobnosti v hydro a aerodynamice, podobnostní čísla.
  5. Proudění laminární a turbulentní, přechod do turbulence.
  6. Základy proudění v trubicích a kanálech. Výtok z nádob, ztráty, jednorozměrové 7.proudění v trubici kruhového i nekruhového průřezu se ztrátami.
  7. Integrální věty o změně toku hybnosti a momentu toku hybnosti, síly na stěnu.
  8. Složitější případy proudění, princip lopatkových strojů, čerpadla a turbíny.
  9. Základy obtékání těles. Mezní vrstva a její odtržení.
  10. Informace o možnostech řešení vícerozměrových úloh. Aerodynamické charakteristiky obtékaných těles, vztlak, odpor, polára.

 

Přehled látky ke zkoušce z předmětu Mechaniky tekutin (3+2)

  1. Úkol a rozdělení mechaniky tekutin. Tekutiny: rozdělení, vlastnosti, stavové veličiny a jejich jednotky.
  2. Velikost síly na rovinnou a zakřivenou stěnu (metoda složková a náhradní roviny). Působiště hydrostatické síly. Pascalův zákon a Archimedův zákon. Eulerova rovnice hydrostatiky. Relativní rovnováha kapalin při přímočarém a rotačním pohybu nádob.
  3. Základní zákony hydrodynamiky (rovnice kontinuity, Bernoulliova rovnice, energetické rovnice, věta o změně hybnosti).
  4. Měření rychlosti a průtoků (Pitotova a Venturiho trubice, tlak statický, kinetický, dynamický, celkový). Výtok z nádob malým otvorem (volným, zatopeným, nátrubky, kontrakční a rychlostní součinitel, výtokový součinitel). Kvazistacionární výtok z nádob (vyprazdňování, vyrovnání hladin, výtok za současného přítoku). Výtok velkými otvory a přepady.
  5. Průtok vazké tekutiny potrubím (ztráty třecí a místní pro kruhové a nekruhové průřezy potrubí, třecí ztráty v difuzoru, ztráta náhlým rozšířením průřezu).
  6. Nestacionární průtok potrubím (pístové čerpadlo, U-trubice, náhlé otevření potrubí, zavírání potrubí a vodní ráz, kavitace).
  7. Průtok tekutiny rotujícími kanály (rozšířená Bernoulliova rovnice, Eulerova turbinová rovnice, odstředivé čerpadlo, vodní turbína).
  8. Dynamické účinky proudu tekutiny (na stojící a pohybující se desky, optimální otáčky Peltonovy turbiny, síla působící na uzavřené kanály, tah vrtule proudového a raketového motoru).
  9. Laminární proudění – trubice kruhového průřezu, mezi deskami, stékání, rozběh proudu.
  10. Turbulentní proudění (charakteristiky turbulence, turbulentní Reynoldsovo napětí, matematický popis, logaritmický a mocninový zákon).
  11. Obtékání těles, mezní vrstva (tloušťka), odpor tlakový a třecí, vztlak, polára).
  12. Podobnost a dimenzionální analýza, podobnostní kritéria.
  13. Rovinné potenciální proudění – rovnice kontinuity, Eulerovy pohybové rovnice, cirkulace, proudová funkce, rychlostní potenciál, základní případy potenciálního proudění, skládání proudění, vzorec Kutta-Žukovského.
  14. Rovnice pro proudění newtonské nestlačitelné tekutiny – rovnice kontinuity, Navierovy – Stokesovy rovnice.

Teoretické otázky ke zkoušce z předmětu Mechaniky tekutin ZDE

 

 

Top