Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Aplikovaná mechanika tekutin

Typ studia navazující magisterské
Jazyk výuky čeština
Kód 338-0513/03
Zkratka AplMT
Název předmětu česky Aplikovaná mechanika tekutin
Název předmětu anglicky Applied Fluid Mechanics
Kreditů 4
Garantující katedra Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení
Garant předmětu doc. Dr. Ing. Lumír Hružík

Osnova předmětu

Náplň přednášek
1. Přehled matematických modelů, numerických metod a programů pro řešení dynamiky tekutinových systémů. Model jednorozměrného potrubí se soustředěnými parametry - segmentovaného potrubí, program Matlab - Fluids.
2. Jednorozměrný model vedení se spojitě rozloženými parametry - kvazistacionární rychlostní profil, nestacionární rychlostní profil.
3. Metoda charakteristik a metoda Laplaceovy transformace pro řešení potrubí se spojitě rozloženými parametry. Program Flowmaster, program Obvod, program F-a char.
4. Modul pružnosti hydraulického vedení: výpočtové vztahy, vliv stlačitelnosti kapaliny, stěny potrubí, množství vzduchových bublin. Modul pružnosti směsi kapaliny a plynu. Experimentální stanovení modulu pružnosti kapaliny a hadice.
5. Metody stanovení obsahu vzduchu v kapalině. Rychlost zvuku v hydraulickém vedení. Vyhodnocení doby běhu vlny. Průmyslový tomograf.
6. Vlastní frekvence hydraulického systému s dlouhým potrubím. Vliv modulu pružnosti vedení, délky vedení, okrajových podmínek a viskozity kapaliny na dynamiku. Pulzující proudění.
7. Experimentální vyhodnocení frekvenční a přechodové charakteristiky dlouhého potrubí. Metoda měření a vyhodnocení veličin, frekvenční spektrum měřeného signálu.
8. Simulace přechodové a frekvenční charakteristiky obvodu s dlouhým potrubím v programu Matlab Fluids. Modelování obvodů s proporcionálními rozváděči a přímočarými hydromotory s hmotnou zátěží.
9. Vliv akumulátoru v potrubí při pulzujícím proudění. Porovnání numerických modelů a programů pro modelování nestacionárního proudění tekutiny v dlouhém potrubí.


Náplň cvičení a seminářů
1. Obvod pro měření přechodových a frekvenčních charakteristik dlouhého potrubí. Skladba, řízení proporcionálního rozváděče v prostředí Matlab. Použité snímače, měřicí přístroj. Zadání projektu Měření a numerická simulace frekvenční charakteristiky obvodu s dlouhým potrubím.
2. Měření přechodové charakteristiky - hydraulického rázu v obvodu s dlouhým potrubím. Měření frekvenční charakteristiky v dlouhém potrubí se škrticím ventilem na jeho konci.
3. Vyhodnocení naměřených dynamických vlastností dlouhého vedení. Modelování obvodu s dlouhým potrubím v prostředí Matlab Fluids. Model segmentovaného potrubí, prvky proporcionální rozváděč a škrticí ventil.
4. Modelování obvodu s dlouhým potrubím v prostředí Matlab Fluids. Numerická simulace dynamických vlastností obvodu s dlouhým potrubím v Matlab Fluids - porovnání vypočtených časových průběhů tlaku s experimentem.
5. Simulace vlivu jednotlivých parametrů (délka potrubí, viskozita, množství vzduchových bublin) na dynamiku obvodu - časové průběhy tlaku simulovaného obvodu. Zadání projektu Měření a numerická simulace obvodu s dlouhým potrubím a hydromotorem s hmotnou zátěží.
6. Obvod s proporcionálním rozváděčem a přímočarým hydromotorem. Skladba obvodu, měřicí přístroj, snímače. Měření časových průběhů tlaků na válci a časového průběhu polohy.
7. Numerické modelování obvodu s přímočarým hydromotorem a proporcionálním rozváděčem.
8. Numerické modelování obvodu s přímočarým hydromotorem a proporcionálním rozváděčem. Porovnání simulovaných průběhů polohy a tlaků v čase s experimentem. Vliv velikosti průměru pístu a hmotnosti na odezvu tlaku a polohy.
9. Numerické modelování obvodu s přímočarým hydromotorem a proporcionálním rozváděčem. Zápočet.

E-learning

K tomuto předmětu jsou na stránkách katedry k dispozici studijní opory:
http://www.338.vsb.cz/studium/studijni-opory/

Povinná literatura

KOZUBKOVÁ, M. Aplikovaná mechanika. Skriptum. Ostrava: VŠB -TU Ostrava, 2003. 96 s. < https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/skripta/ >.
HRUŽÍK, L., KOZUBKOVÁ, M. Dynamika tekutinových mechanizmů – návody do cvičení. Skriptum. Ostrava: VŠB -TU Ostrava, 2006. 82 s. < https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/skripta/ >.
KOZUBKOVÁ, M. Simulace a modelování hydraulických systémů. Skriptum. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2009. 128 s. < https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/skripta/ >.
KOZUBKOVÁ, M., JABLONSKÁ, J. Modelování a simulace tekutinových systémů. Skriptum. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2017. 217 s. < https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/skripta/>.

Doporučená literatura

ZYMÁK, V. Dynamika pulsujícího průtoku (Teorie, měření, aplikace, zkušenosti). Brno: PC-DIR Brno, 1994. 210 s. ISBN 80-85895-00-5.
MATLAB User's Guide. The Mathworks, Inc., USA, www.mathworks.com
EXNER, H. et al. Basic Principles and Components of Fluid Technology. Lohr am Main, Germany: Rexroth AG., 1991. 344 p. ISBN 3-8023-0266-4 .