Studenti budou umět:

Znát základní fyzikálně-chemické vlastnosti tekutin a principy jejich měření.

Teoretický popis chování tekutin za klidu.

Teoretický popis pohybových rovnic tekutin.

Silové působení tekutin.

Základy počítačové dynamiky tekutin.

Students will be able to:

Know the basic physico-chemical properties of the fluid and the principles of their measurements.

The theoretical description of the behavior of fluids at rest.

The theoretical description of momentum equations of fluid.

Basic knowlege of Computer fluid dynamics.

Z:Janalík J., Vybrané kapitoly z mechaniky tekutin, VŠB TU Ostrava,2008,9788024819105

R:Yamaguchi H.: Engineering fluid mechanics, Springer, 2008, ISBN 1402067429

R:Nakayama Y., Boucher R.F.: Introduction to Fluid Mechanics,Elsevier Ltd., 1998, ISBN 978-0-340-67649-3

A:Peyret R.: Handbook of Computational Fluid Mechanics, Elsevier Ltd., 1996, ISBN 978-0-12-553010-1

1. Základní pojmy z teorie kontinua. Síly působící v tekutinách. Fyzikální vlastnosti tekutin: hustota - měření, závislost hustoty na teplotě, viskozita - měření, závislost viskozity na teplotě, newtonské a nenewtonské tekutiny, stlačitelnost, roztažnost, povrchové napětí, měření rychlosti tekutin.

2. Rozměry a jednotky, rozměrová homogenita, rozměrová analýza, Buckinghamův-teorém, základní bezrozměrové skupiny (kritéria) v mechanice tekutin: Reynoldsovo, Froudovo, Weberovo, Machovo, Cauchyho, Newtonovo, Eulerovo. Teorie modelové podobnosti při proudění kapalin - základní představa.

3. Hydrostatika: hydrostatický tlak v kapalinách a plynech, principy měření tlaku. Hydrostatická síla působící na rovinné a zakřivené plochy - působiště tlakové síly (centrum tlaků) a výsledná tlaková síla.

4. Hydrodynamika: proudnice, složky rychlosti, rovnice kontinuity pro jednorozměrné a prostorové proudění. Pohybová rovnice ideální tekutiny podél proudnice: odvození Bernoulliovy rovnice pro kapaliny a plyny.

5. Aplikace Bernoulliovy rovnice pro výtok kapaliny z nádoby úzkým otvorem, Torricelliho vzorec, výtokový součinitel. Doba výtoku kapaliny: z nádrže s konstantním průřezem, z válcové nádrže s kónickým dnem, z ležaté válcové nádrže.

6. Pohybová rovnice prostorového proudění: Navierovy-Stokesovy rovnice, Eulerovy rovnice.

7. Řešení NS rovnic: numerické - základy CFD, analytické - zjednodušení NS rovnic pro výpočet rychlostního profilu při laminárním proudění mezi dvěma rovnoběžnými stěnami, proudění po šikmé rovinné a svislé stěně.

8. Laminární proudění v trubici kruhového průřezu: rychlostní profil, maximální a střední rychlost, Hagenův-Poiseuillevův zákon. Aplikace na proudění v porézních materiálech - model paralelních kanálků, Blakeova-Koženého rovnice.

9. Laminární proudění nenewtonských kapalin, mocninová rovnice toku.

10. Turbulentní proudění, charakteristiky, vznik turbulence, měřítko turbulence, kinetická energie turbulentního proudění, Reynoldsova rovnice - odvození, přehled modelů turbulence.

11. Turbulentní proudění v trubce kruhového průřezu, logaritmický a mocninový rychlostní profil. Hydraulické odpory - ztráty třením (diagramy: Nikuradseho a Moodův-Colbrookův), lokální ztráty. Potrubní uzel, řešení potrubní sítě.

12. Silový účinek proudu kapaliny na stěnu pevného tělesa. Aplikace hybnostní věty v hydromechanice, silový účinek vodorovného paprsku kapaliny na kolmou, šikmo skloněnou desku a na zakřivenou plochu.

13. Lopatkové stroje - základní principy a užití rovnotlakých turbín (Bánkliho, Peltonova, Turgo) a přetlakových turbín (Francisova, Kaplanova), funkce savky, kavitace. Čerpadla - zapojení více čerpadel, charakteristiky.

14. Obtékání a odpor těles: mezní vrstva a výpočet její tloušťky, součinitel odporu, obtékání koule a válce, Kármánova vírová cesta.

1. Basic terms from the theory of continuum, forces in fluids, physical properties of fluids.

2. Dimensions and units, dimensional homogeneity, dimensional analysis, Buckingham Pi-theorem.

3. Fluid statics: hydrostatic forces in liquids and gases, measuring the pressure.

4. Hydrodynamics: the equation of continuity.

5. Euler's equation of ideal fluids, Bernoulli equation.

6. Application of Bernoulli’s equation, Torricelli's theorem, unsteady flow, flow through a small hole.

7. Navier-Stokes equations of real fluids.

8. CFD numerical solution of NS equations.

9. Laminar flow between two parallel walls.

10. Laminar flow in a tube of circular cross-section, Hagen-Poiseuille equation.

11. Turbulent flow, kinetic energy, Reynolds equation.

12. Flow in a pipe of circular cross-section, local pressure losses, piping network.

13. Flow past immersed bodies, coefficient of resistance, Kármán vortex street.

14. Momentum equation, forces acting on walls, turbomachinery.

http://www.vscht.cz/uchi/ped/mgr01.html

http://www.sciencedirect.com/science/book/9780340676493

Chemické inženýrství I, Fyzika I

Unit Operations of Chemical Engineering