Detail předmětu
Fluidní inženýrství
FSI-LFI Ak. rok: 2024/2025 Zimní semestr
Záměrem předmětu Fluidní inženýrství je informovat o využívání vlastností tekutin a jejich proudění v různých technologiích průmyslu.
Východiskem jsou základní diferenciální pohybové rovnice a na základě jejich analýzy se vysvětlují různé principy hydraulických a pneumatických prvků, strojů a mechanismů.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Základy Hydrostatiky, Hydrodynamiky, Termomechaniky, řešení parciálních diferenciálních rovnic, vektorový a maticový počet, integrace
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Zápočet – účast na cvičení a řešení zadaných úloh, písemné testy.
Zkouška – písemná (bez získaného zápočtu nelze absolvovat zkoušku).
Hodnocení dle stupnice ECTS.
Semináře, písemné úlohy na cvičeních
Učební cíle
Rozšířit znalosti získané ze základního kurzu Hydromechaniky. Naučit se pracovat s různým zápisem diferenciálních rovnic popisujících proudění tekutin a jejich použití při řešení vhodně zvolených úloh. Propojení matematického popisu s fyzikální podstatou dějů spojených s prouděním tekutin. Získání teoretického základu k výpočtovému modelování proudění.
Studijní opory
E-learning:
- pdf přednáškových prezentací
- podpůrné texty k přednáškám a cvičením
- řešené typové příklady
Literatura:
White, F. M.: Fluid Mechanics. McGraw-Hill, New York, NY, 2011, 7th edition, ISBN 978-0-07-352934-9.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program C-AKR-P: Akreditované předměty v CŽV, celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu
specializace CZS: Předměty zimního semestru, volitelný
Program N-ETI-P: Energetické a termofluidní inženýrství, magisterský navazující
specializace ENI: Energetické inženýrství, povinný
Program N-ETI-P: Energetické a termofluidní inženýrství, magisterský navazující
specializace FLI: Fluidní inženýrství, povinný
Program N-ETI-P: Energetické a termofluidní inženýrství, magisterský navazující
specializace TEP: Technika prostředí, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Přehledové opakování fyzikálních zákonů týkajících se mechaniky tekutin, přehled praktických aplikací, matematický úvod
2. Popis kontinua, pohyb kontinua. Eulerovo a Lagrangeovo pojetí kontinua. Parametrické zadání křivky/plochy.
3. Bezierova křivka/plocha. Zákon o zachování hmotnosti. Rychlost zvuku.
4. Síla, působící na pevnou plochu a tuhou částici obtékanou tekutinou. Přímá/nepřímá metoda učení síly.
5. Interakce tělesa a kapaliny příklady
6. Kavitace.
7. Bernoulliho rovnice. Přídavné účinky na těleso od kapaliny
8. Princip diskového/odstředivého čerpadla. Princip kluzného ložiska. Hydraulický ráz.
9. Podobnostní čísla. Pí teorém.
10. Šíření tlakové a průtokové vlny.
11. Vlastní kmity.
12. Vynucené kmity.
13. Přednáška externisty. Opakování.
Cvičení
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Maticový/vektorový počet. Einsteinova sumační symbolika.
2. Einsteinova sumační symbolika – převody z/do vektorového zápisu.
3. Parametrické zadání křivky/plochy. Bezierova křivka/plocha.
4. Síla, působící na pevnou plochu – nehybný koreček Peltonovy turbíny. Archimedův zákon pro částečně ponořené těleso.
5. Síla, působící na pohyblivou plochu – pohyblivý koreček Peltonovy turbíny. Síla působící na rotující kanál oběžného kola.
6. Písemný test.
7.Segnerovo kolo – síla působící na rotující kanál, výpočet výtokové rychlosti. Přídavná hmotnost čepu v pouzdře.
8. Ejektor. U-trubice, pohyb kapaliny, silové účinky na stěnu trubice.
9. Odvození podobnostních čísel z definice síly. Závislost průtoku, momentu a výkonu na otáčkách, změna ch-ky čerpadla.
10. Stanovení průtoku z rázu, model plynového akumulátoru.
11. Vlastní čísla, vlastní čísla matice. Kmitání vyrovnávací komory
12. Pulzace vynucené čerpadlem v závěrném bodě. Stabilní/nestabilní charakteristika čerpadla.
13. Kmitání tepelné vlny. Opravný písemný test.