Detail předmětu
Pokročilá mechanika tekutin
FSI-LMTAk. rok: 2024/2025
Jde o předmět, ve kterém budou prohloubeny znalosti z hydromechaniky. Oblasti, na které bude zaměřena pozornost je řešení vybraných úloh 2D potenciálního proudění, 3D potenciálního proudění a 3D vířivého proudění. Budou probrána stěžejní témata proudění kapalin, jako jsou obtékání nerotujícího a rotujícího válce, Magnusův jev, Žukovského transformace, mezní vrstva, její vznik, vývoj a základní metody řešení laminární mezní vrstvy. Souvislost mezi ztrátami vířivým prouděním a mezní vrstvou.
Úvod do řešení turbulentního proudění. Integrální metody pro řešení proudění v lopatkových strojích jako je, Metoda singularit, Metoda hraničních vířivých elementů
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Na cvičeních je kontrolovaná účast. Případné zameškané hodiny, v malé míře, jsou řešeny vypracováním zadaných úkolů.
Učební cíle
Prohloubení vědomostí z oblasti popisu a modelování proudění kapalin v rovině a prostoru. Schopnost analyzovat řešení proudění kapalin získané pomocí komerčních programů CFD. Přehled základních integrálních metod využívaných pro řešení proudění v hydraulických strojích. Získání představy o pohybu kapalin.
Základní literatura
BRDIČKA, Miroslav, Ladislav SAMEK a Bruno SOPKO. Mechanika kontinua. Vyd. 2., opr. Praha: Academia, 2000. ISBN 80-200-0772-5. (CS)
FLEISCHNER, Petr. Vybrané statě z mechaniky tekutin. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1986. (CS)
LEWIS, R. I. Vortex element methods for fluid dynamic analysis of engineering systems. New York: Cambridge University Press, 1990. ISBN 05-213-6010-2. (EN)
Doporučená literatura
BRDIČKA, Miroslav, Ladislav SAMEK a Bruno SOPKO. Mechanika kontinua. Vyd. 2., opr. Praha: Academia, 2000. ISBN 80-200-0772-5. (CS)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
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. Integrální tvar věty o změně hybnosti.
5. Rovinné proudění, definice proudové funkce, nevířivé proudění, funkce komplexního potenciálu. Jednoduché proudové útvary v rovině.
6.-7. Princip superpozice, výpočet proudění kolem nerotujícího a rotujícího válce. Konformní zobrazení.
8. Jednoduché proudové útvary v prostoru. Paralelní proud, zdroj, propad vírové vlákno – Biot-Sawartův zákon.
9.-10 Proudění kolem vírový stěn, vířivé proudění vyvolané spojitě rozloženou hustotou vířivosti v prostoru
11. Mezní vrstva- základní pojmy, řešení laminární mezní vrstvy, odtržení mezní vrstvy
12. Metoda singlularit pro tenké profily.
13. Řešení profilových mříží pomocí metody singularit.
Cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Odvození některých vět a zákonů hydromechaniky
3. Konformní zobrazení - Žukovského transformace. Naprogramování v tabulkovém procesoru excel. 4.-5. Řešení rovinného proudění kolem nerotujícího a rotujícího válce, stanovení vztlakové síly.
6. Modely rovinného víru.
7.-9. Výpočet indukované rychlosti od konečného úseku přímého vírového vlákna.
10.-11 Výpočet indukované rychlosti nekonečnou přímou vírovou stěnou a válcovou vírovou stěnou.
12.-13. Odvození laminárního a turbulentního rychlostního profilu v trubce kruhového průřezu na základě rozložení hustoty vířivosti po průřezu