Detail předmětu

Teorie hydraulických strojů

FSI-ITSAk. rok: 2014/2015

V úvodních přednáškách budou zopakovány a prohloubeny znalosti z hydromechaniky. V navazujících přednáškách budou probrány základní věty a zákony proudění kapalin v širších souvislostech. Bude podrobněji probráno dvou a třírozměrné nevířivé a vířivé proudění ideální kapaliny. Dále budou studenti seznámeni se stěžejními tématy proudění kapalin jako jsou: - mezní vrstva, její vznik, vývoj a základní metody řešení laminární mezní vrstvy, - turbulentní proudění a jeho matematické modelování. Dále se studenti seznámí s vybranými metodami, které jsou využívány při řešení proudění kapalin v lopatkových strojích, jako je: - Metoda singularit pro tenké profily, - Metoda hraničních vířivých elementů, - Metoda sítí, - Metoda konečných objemů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Energetický ústav (EÚ)

Výsledky učení předmětu

Prohloubení vědomostí z oblasti popisu a modelování proudění kapalin v rovině a prostoru. Přehled základních metod využívaných pro řešení proudění v hydraulických strojích.

Prerekvizity

Student musí mít osvojeny základní znalosti s hydromechaniky, které se týkají základních rovnic hydromechaniky, jednorozměrného proudění potrubím, Bernouliova rovnice, rovnice kontinuity pro jednorozměrné proudění. Z matematiky je třeba ovládat diferenciální, integrální a vektorový počet.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro získání zápočtu jsou účast na cvičeních, vypracování a obhájení zadaných úkolů. Zkouška bude probíhat ve dvou částech. V první části studenti absolvují test, kterým jsou prověřeny základní znalosti a dovednosti studenta, které musí znát zpaměti. Ve druhé ústní části si student vybere jednu z otázek týkající se přednesené látky, nad kterou bude probíhat diskuse.

Učební cíle

Cílem předmětu je prohloubit teoretické znalosti z hydromechaniky, podat studentům základní přehled o metodách řešení proudění kapalin tak, aby v případě jejich dalšího vzdělávání mohli navazovat na získané poznatky o proudění kapalin a jeho modelování. Ukázat možnosti a některé směry dalšího výzkumu v oblasti proudění kapalin.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Na cvičeních je kontrolovaná účast. Případné zameškané hodiny, v malé míře, jsou řešeny vypracováním zadaných úkolů.

Základní literatura

Brdička Miroslav, Samek Ladislav, Sopko Bruno: Mechanika Kontinua
Hydraulické stroje: Hydraulické stroje, , 0
LEWIS, R.I: Vortex element methods for fluid dynamic analysis of engineering systems, , 0
NECHLEBA, M.: Vodní turbíny, , 0

Doporučená literatura

Brdička Miroslav, Samek Ladislav, Sopko Bruno: Mechanika Kontinua
FLEISCHNER, P.: Vybrané statě z mechaniky tekutin, , 0
NECHLEBA, M.: Vodní turbíny I., , 0
ŠOB, F.: Hydromechanika, , 0

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-FLI , 1 ročník, letní semestr, povinný
    obor M-FLI , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D.

Osnova

1. Matematické základy, Einsteinova sumační symbolika, tenzor, operace s tenzory.
2. Metody popisu kontinua,základní pojmy mechaniky tekutin, trajektorie, proudnice, rotor rychlosti, vírové vlákno, vírová trubice, Stokesova věta.
3. Typy proudění, základní rovnice popisující proudění kapalin. Problém hydromechaniky.
4. Bernouliova rovnice, Lagrangeúv integrál. Rovinné proudění, definice proudové funkce, nevířivé proudění, konformní zobrazení, funkce komplexního potenciálu.
5. Metoda sítí a její aplikace na rovinný a rotačně symetrický kanál
6. Nevířivé proudění, jednoduché proudové útvary ? princip superpozice výpočet proudění kolem rotujícího válce.
7.-8. Metoda singularit pro tenké profily a profilové mříže - princip.
9.-10 Vířivé proudění ideální kapaliny, metoda hraničních vířivých elementů, Biot-sawartův zákon.
11. Turbulentní proudění ? modely turbulence, základy metody konečných objemů.
12.- 13. Mezní vrstva, základní pojmy, řešení laminární mezní vrstvy

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D.

Osnova

1. Procvičování matematického zápisu v Einsteinově sumační symbolice, tenzorový počet. 2. Odvození některých vět a zákonů hydromechaniky 3. Konformní zobrazení - Žukovského transformace. Naprogramování v tabulkovém procesoru excel. 4.-5. Metoda sítí a její aplikace na proudění v rovinném a rotačně symetrickém kanálu . 6. Modely rovinného víru. 7.-9. Řešení rovinného proudění kolem nerotujícího a rotujícího válce, stanovení vztlakové síly. 10. Výpočet indukované rychlosti od konečného úseku přímého vírového vlákna. 11.-12. Řešení laminární mezní vrstvy.