Aplikovaná mechanika tekutin

OSNOVA PŘEDMĚTU

1. Fyzikální vlastnosti kapalin a jejich měření (hustota, viskozita kapalin), závislost na teplotě a tlaku. Stavové veličiny, stavová rovnice.
2. Hybnost vodního paprsku – silové účinky tekutiny na plochy a tělesa, Archimédův zákon, věta o změně hybnosti, aplikace věty o změně hybnosti – silové účinky proudící tekutiny na obecné plochy a tělesa, tlakové síly na desce způsobené proudem kapaliny z trysky – příklady, prezentace experimentu.
3. Výtok kapaliny z nádoby, parabolická teorie vodního paprsku, matematický model proudění tekutin, přenos hmoty, hybnosti, okrajové podmínky, metody matematického modelování turbulentního proudění,
4. Statické charakteristiky hydraulických systémů, jednoduché potrubí, odpor proti pohybu, třecí odpor, místní odpor, tlakový spád a statická charakteristika potrubí, měření charakteristik potrubí.
5. Tlakový spád, aplikace Bernoulliho rovnice – tlaková čára.
6. Výpočet statické charakteristiky rozvětvené nebo okruhované sítě.
7. Čerpadla, základní parametry.
8. Řazení čerpadel sériové, paralelní, obvod. Aplikace.
9. Řešení obvodu s čerpadly.
10. Dynamických charakteristik proudění, neustálené proudění, odpor proti pohybu, odpor proti zrychlení, odpor proti deformaci a hydraulická kapacita, značení hydraulických odporů.
11. Řešení hydraulického rázu, T – článek, rychlost zvuku v potrubí.
12. Simulace tlakového spádu a statických charakteristik v programu Matlab-Simulink, výpočet tlakového spádu, výpočet statické charakteristiky.
13. Řešení dynamiky složitého hydraulického obvodu užitím Matlab-Simulink.


Osnova cvičení
1. Fyzikální vlastnosti kapalin, stavová rovnice.
2. Tlakové síly na plochy, hybnost.
3. Bernoulliho rovnice pro ideální kapalinu, výtok kapaliny z nádoby, parabolická teorie vodního paprsku.
4. Bernoulliho rovnice pro skutečnou kapalinu, výpočet ztrát, Re čísla, součinitele tření.
5. Statická charakteristika jednoho potrubí – program 1 (měření). Výpočet tlakového spádu na 1 potrubí.
6. Sériově a paralelně řazené potrubí – program 1, větvené a okruhované sítě, definice místních odporů.
7. Měření v laboratoři.
8. Výpočet čerpadel – sací výška čerpadla, příkon, výkon, měrná energie čerpadla, pracovní bod systému. Vyhodnocení měření charakteristik čerpadel – program 2.
9. Vyhodnocení sériového a paralelního řazení čerpadel v Excelu – program 2. Příklady a aplikace sériově a paralelně řazených potrubí.
10. Srovnání charakteristiky čerpadla s charakteristikou od výrobce, afinní vztahy pro základní parametry čerpadla.
11. Výpočet parametrů pro hydraulický ráz, měření hydraulického rázu – program 3. Vyhodnocení dat z měření v Excelu – vyhodnocení hydraulického rázu – určení modulu pružnosti z měření, vyhodnocení ustáleného stavu pro hydraulický ráz.
12. Určení ekvivalentní délky, součinitele výtoku ventilu. Konzultace k programům.
13. Modelování charakteristiky jednoho čerpadla v Matlab-Simulink. Konzultace.