MECHANIKA I BUDOWA MASZYN Gliwice 26.02.2010
SEMESTR VI ROK AKADEMICKI 2009/2010
ZAGADNIENIA Z MECHANIKI PŁYNÓW
1.Przedmiot mechaniki płynów.
1. 2.Twórcy praw i zasad mechaniki płynów i hydrauliki.
2. Klasyfikacja płynów. Modele płynów.
3. Pojęcie lepkości. Miary lepkości. Jednostki.
4. Metody pomiaru ciśnienia. Wakuometry, barometry, manometry. Jednostki ciśnienia.
5. Warunek równowagi. Powierzchnie stałego potencjału. Paradoks hydrostatyczny.
6. Równowaga względna. Powierzchnie stałego potencjału. Przykłady równowagi względnej.
7. Napór na ściany płaskie. Współrzędne środka naporu.
8. Napór na ściany zakrzywione. Współrzędne środka naporu
9. Zjawisko wyporu. Odkrycie Archimedesa (czas, epoka, miejsce).
10. Stany stateczności pływania. Metacentrum i odległość meta centryczna
11. Kinematyka płynów. Cele, zadania, parametry kinematyczne.
12. Przyspieszenie elementu płynu. Pochodna lokalna, unoszenia i wędrowna. Pochodna substancjalna. Operator Stokes’a.
13. Ruch płynu ustalony i nie ustalony. Ruch bezwirowy i wirowy.
14. Metoda Eulera i Lagrange’a w kinematyce płynów.
15. Pojęcie cyrkulacji. Interpretacja fizyczna i analogia.
16. Równania toru i linii prądu, rurka i powierzchnia prądu, struga.
17. Przepływy potencjalne. Funkcja prądu i potencjału, jej interpretacja. Potencjał zespolony.
18. Przepływy elementarne. Superpozycja przepływów.
19. Zasada zachowania masy. Równanie ciągłości.
20. Zasada zachowania pędu. Równanie Eulera i Naviera-Stokesa.
21. Równanie Daniela Bernoulliego dla płynu doskonałego, rzeczywistego i gazów.
22. Wypływ cieczy ze zbiornika. Czas wypływu.
23. Ciśnienie statyczne, dynamiczne i całkowite.
24. Podstawowe przyrządy pomiarowe dla oceny ruchu płynącej cieczy i gazu.
25. Zwężka J.B. Venturiego. Wyróżnik otwarcia, współczynnik przepływu. Kryzy i dysze miernicze. Obliczanie kryz i dysz mierniczych.
26. Ściśliwość płynów, związek zmian gęstości z prędkością. Liczba Macha.
27. Przepływy płynów lepkich, podstawowe kryterium stateczności ruchu płynów – liczba Reynoldsa. Przepływy przez prostoliniowe rury o dowolnym przekroju.
28. Teoria podobieństwa hydrodynamicznego. Liczby kryterialne
29. Ruch laminarny i turbulentny, Prawa oporów w ruchu laminarnym i turbulentnym.
30. Opory liniowe i miejscowe w rurociągach. Półempiryczna postać równania Bernoulliego i jej zastosowania do badania ruchu cieczy rzeczywistej.
31. Współczynniki siły oporu ciał opływowych Cx , opory tarcia i ciśnienia.
32. Turbina Eulera. Wodna turbina śmigłowa o osi pionowej.
33. Podstawowe równanie opisujące ruch turbin wodnych.
34. Turbiny wiatrowe.
35. Przepływ: I. Newtona, G. Hagena - J.L. Poiseuille’a
36. Przepływy pod – i naddźwiękowe. Dysza Lavala.
37. Tunel aerodynamiczny
38. Spadek hydrauliczny.
39. Formuła Darcy’ego – Weisbacha.
40. Doświadczalna mechanika płynów. Pomiary hydrotechniczne.
41. Numeryczna mechanika płynów.
42. Główne tezy rozprawki naukowej. Formalizm matematyczny, metoda, wyniki, zastosowania.
Prof. zw. dr hab. inż. Józef Wojnarowski ,Dr h.c.
FORMA I WARUNKI ZALICZENIA PRZEDMIOTU
MECHANIKA PŁYNÓW
Aby uzyskać zaliczenie z mechaniki płynów należy:
1.Brać aktywny udział w czasie wykładów i ćwiczeń
2.Prowadzić dokumentację sprawozdań z wykładów i ćwiczeń
3. Wykazać się znajomością przedmiotu poprzez zaliczenie:
3.1. Kontrolnych testów (na wykładzie),
3.2 .Kartkówek i kolokwium
3.3. Ćwiczeń
4.Wykonanie rozprawki naukowej.
5.Wykazanie się twórczą inicjatywą inżynierską (np. projekt: kryzy, pompy zębatej, turbiny wiatrowej)
6.Przedstawić urządzenie techniczne bazujące na formalizmie mechaniki płynów. Podać jego nazwę ( w dwu obcych językach), prawa mechaniki płynów, dzięki którym on funkcjonuje, zalety i wady oraz propozycje ulepszeń.
Prof. zw. dr hab. inż. Józef Wojnarowski,Dr h. c.
I. Rozprawka naukowa z mechaniki płynów.
II. Pisemne opracowanie zagadnień (0-8) (wydruk + nośnik elektroniczny np. CD).
0. Leonhard Euler twórca mechaniki płynów rzeczywistych.
1. Równanie dynamiczne Euler’a w postaci wektorialnej i we współrzędnych prostokątnych.
2. Wyprowadzi równanie D. Bernoullie’go dla płynu doskonałego.
3. Doświadczenie Reynolds’a. Liczby kryterialne. Krytyczna liczba Re.
4. Na powierzchni wody morskiej traktowanej, traktowanej jako ciecz doskonała, ciśnienie wynosi p0. Znaleźć ciśnienie na głębokości z=5; 10 i 100 m.
5. Zbiornik czworokątny o podstawie l i wysokości H = 2 m wypełniony do wysokości h =120 cm cieczą (rys.1), porusza się po poziomym prostoliniowym torze. Obliczyć przyspieszenie, po przekroczeniu którego woda zacznie się wylewać ciecz mogłaby się wylać.
Rys.1
6. Zwierciadło cieczy w zbiorniku o powierzchni F utrzymywane jest w niezmiennej wysokości h i ciśnieniu atmosferycznym pb (rys.2). Przez otwór o powierzchni f wypływa ciecz, a ciśnienie atmosferyczne w tym przekroju wynosi pb’. Jaka jest prędkość wypływu cieczy?
Rys.2
7. Przedstawić rozwiązanie zadania, które samodzielnie opracowałem przygotowując się do kolokwium.
Termin oddania : do 9 kwietnia 2010 r. Mgr Grzegorz Ilewicz, Prof. Józef Wojnarowski
LITERATURA PRZEDMIOTU
[1] Wojnarowski J., Nowak A.: Mechanika płynów z metodycznym zbiorem zadań, część I Statyka i Kinematyka, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2003.
[2] Wojnarowski J., Nowak A.: Mechanika płynów z metodycznym zbiorem zadań, część II Podstawy Dynamiki, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2003.
[3] Roberson J., Crowe C.: Engineering fluid dynamics, Houghton Mifflin, 1975.
[4] Gryboś R.: Podstawy mechaniki płynów. PWN, Warszawa 1989.
[5] Gryboś R.: Zbiór zadań z technicznej mechaniki płynów, PWN 2002
[6] Burka E., Nałęcz T.: Mechanika płynów w przykładach, PWN 1999.
[7] Walden H.: Mechanika płynów, Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1991.
[8] Puzyrzewski R., Sawicki J.: Podstawy mechaniki płynów i hydrauliki...
malenstwik