Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Mechanika tekutin

Typ studia bakalářské
Jazyk výuky angličtina
Kód 338-0301/05
Zkratka MeTek
Název předmětu česky Mechanika tekutin
Název předmětu anglicky Fluid Mechanics
Kreditů 5
Garantující katedra Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení
Garant předmětu doc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D.

Osnova předmětu

Program přednášek:
1 Základní pojmy mechaniky tekutin, fyzikální vlastnosti kapalin
2 Tlak a tlakové síly v kapalině za klidu, Eulerova rovnice hydrostatiky,
hladinové plochy, Pascalův zákon
3 Tlaková síla na rovinné a křivé plochy, plavání těles, Archimedův zákon
4 Kapaliny v relativním klidu
5 Úvod do proudění tekutin, rovnice kontinuity a Bernoulliho rovnice pro
proudění ideální tekutiny
6 Proudění skutečné kapaliny, Navier-Stokesova rovnice, Bernoulliho rovnice pro
skutečnou kapalinu v gravitačním poli
7 Měření tlaku a průtoku v potrubí
8 Ustálené proudění v potrubí, laminární proudění v úzké štěrbině, laminární a
turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu
9 Hydraulické odpory třením a místní, hydraulický výpočet potrubí,
charakteristika potrubí, základy grafického řešení
10 Výtok kapaliny malým otvorem, výtok kapaliny velkým obdélníkovým otvorem v
boční stěně nádoby, přepady, výtok při současném přítoku, vyprazdňování nádob
11 Nestacionární proudění nestlačitelné kapaliny potrubím, hydraulický ráz
12 Bernouliho rovnice pro rotující kanál, odstředivé čerpadlo, charakteristika
čerpadla, čerpadlo v potrubním systému
13 Silové účinky proudící tekutiny na plochy a tělesa, obtékání těles
14 Proudění v korytech, fyzikální podobnost


Program cvičení a seminářů + individuální práce studentů:
1 Fyzikální vlastnosti kapalin, tlak, tlakové hladiny
2 Tlaková síla na rovinné a křivé plochy
3 Relativní klid kapalin
4 Rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice pro dokonalou kapalinu,
Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu
5 Kontrolní test č.1-Kapaliny v klidu
Měření tlaku a rychlostí v potrubí
6 Laminární a turbulentní proudění v potrubí
7 Hydraulické odpory třením při laminárním a turbulentním proudění, odpory
místní
8 Laboratorní měření
9 Hydraulický výpočet potrubí
10 Výtok kapaliny z nádoby otvory, přepady,
11 Nestacionární proudění nestlačitelné kapaliny potrubím, hydraulický ráz
12 Bernoulliho rovnice pro rotující kanál, odstředivé čerpadlo, čerpadlo a
potrubí
13 Kontrolní test č.2
Rovnoměrný průtok v korytě, Chézyho rovnice
14 Věta o změně hybnosti, odpor těles


Seznam otázek ke zkoušce:
1 Tekutiny-základní pojmy, fyzikální vlastnosti tekutin
2 Kapaliny v klidu, zákon o šíření tlaku v kapalinách (závislost na směru)
3 Eulerova rovnice hydrostatiky, diferenciální rovnice tlakové funkce,
hladinové plochy a jejich praktický význam
4 Pascalův zákon a jeho aplikace ( hydraulický lis, přenos energie)
5 Tlaková síla na rovinné plochy ( velikost a působiště tlakové síly,
zatěžovací obrazce)
6 Tlakové síly na křivé plochy ( metoda složková a náhradních ploch), vztlak a
plavání těles, Archimedův zákon
7 Přímočarý rovnoměrně zrychlený pohyb nádoby s kapalinou
8 Rovnoměrné otáčení nádoby s kapalinou kolem svislé osy

9 Základní pojmy dynamiky tekutin, rozdělení proudění tekutin ( podle
vlastností a kinematických hledisek)
10 Rovnice kontinuity pro prostorové a jednorozměrné proudění
11 Eulerova rovnice pro proudění ideální tekutiny
12 Bernoulliho rovnice pro ideální tekutiinu, použití Bernoulliho rovnice
13 Měření rychlosti a tlaku kapaliny v potrubí
14 Proudění skutečné kapaliny , Navier-Stokesova rovnice
15 Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu, použití Bernoulliho rovnice
16 Ustálené proudění, laminární proudění v úzké štěrbině, laminární a
turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu
17 Turbulentní proudění v potrubí kruhového průřezu
18 Hydraulické odpory třením po délce, výpočet součinitele tření 
19 Hydraulické odpory místní, stanovení součinitele místní ztráty 
20 Výtok kapaliny z nádoby malým kruhovým otvorem ve dně, vyprázdnění nádoby
21 Výtok kapaliny velkým otvorem v boční stěně nádoby, přepady
22 Hydraulický výpočet potrubí
23 Hydrodynamické čerpadlo, čerpací systém, parametry čerpadla, výpočet měrné
energie čerpadla, charakteristika čerpadla, určení sací výšky.
24 Neustálené proudění nestlačitelné kapaliny v potrubí
25 Neustálené proudění stlačitelné kapaliny v potrubí, hydraulický ráz
26 Rovnoměrný průtok korytem, Chézyho rovnice
27 Hybnostní věta a její aplikace v mechanice tekutin
28 Odpor tělěs
29 Teorie podobnosti

Zápočet:
V průběhu cvičení jsou psány 2 testy, každý obsahuje 3 příklady k řešení, za které je možné získat 9 bodů. Z každého testu musí student získat minimálně 3 body.
Za zpracování protokolu z laboratorního měření (3 úlohy) je možné získat 12 bodů. Maximální počet bodů k zápočtu je 30, minimální požadovaný počet pro udělení zápočtu je 20 bodů.

Zkouška
Zkouška se skládá z písemné a ústní části. Písemná část obsahuje dva příklady a 10 testových otázek, na které je vyžadována krátká, ale výstižná odpověď. Za každý správně vypočítaný příklad je možno získat 10 bodů, za každou správnou odpověď na otázku 1 bod, celkem tedy 30 bodů. Minimální počet bodů potřebny pro postup k ústní zkoušce je 12 bodů.
Ústní část se skládá ze dvou otázek – hydrostatika, hydrodynamika. Za každou správně zodpovězenou otázku je 20 bodů. Student musí prokázat znalosti jak z hydrostatiky, tak i hydrodynamiky.

Povinná literatura

DRÁBKOVÁ, S. a kolektiv: Mechanika tekutin, VŠB – TU Ostrava, dostupné na https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/mechanika-tekutin/
DRÁBKOVÁ, S., KOZUBKOVÁ, M.: Cvičení z Mechaniky tekutin. Sbírka příkladů. VŠB – TU Ostrava, 2004, dostupné na https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/mechanika-tekutin/
Návody pro laboratorní měření dostupné na https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/mechanika-tekutin/
HEWAKANDAMBY, B. N.: A First Course in Fluid Mechanics for Engineers, available at http://bookboon.com/en/a-first-course-in-fluid-mechanics-for-engineers-ebook
Další studijní materiály a informace o studiu předmětu:https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/mechanika-tekutin/

Doporučená literatura

BIRD, B.R, STEWART, W.E, LIGHTFOOT, E.N.: Přenosové jevy. Academia 1968
JANALÍK, J., ŠŤÁVA, P.: Mechanika tekutin. Skriptum. VŠB-TU Ostrava 2002
ŠOB, F.: Hydromechanika. Skriptum. VUT Brno 2002
JEŽEK, J.,VÁRADIOVÁ, B.: Mechanika tekutin pro pětileté obory. ČVUT Praha,1983,
JEŽEK, J.: Hydromechanika v příkladech. ČVUT Praha, 1975, 1988
MAŠTOVSKÝ, O.: Hydromechanika. SNTL Praha 1956, 1963
NOSKIEVIČ, J. A KOL.: Mechanika tekutin. SNTL/ALFA Praha 1990
NOŽIČKA, J.: Mechanika a termodynamika. ČVUT, Praha 1991
SMETANA, J.: Hydraulika, 1. a 2. díl. N ČSAV Praha, 1957