Experimentální metody II (FSI-IEE)

Akademický rok 2021/2022
Garant: prof. Ing. Milan Pavelek, CSc.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem je seznámit studenty se speciálními experimentálními metodami a s optickými vizualizačními a měřicími metodami používanými v oblasti techniky prostředí, přenosu tepla a mechaniky tekutin. Tyto poznatky navíc přispějí k hlubšímu pochopení reálných dějů.
Výstupy studia a kompetence:
Kromě teoretických znalostí získají studenti i praktické znalosti z experimentální práce v oblasti optických vizualizačních a měřicích metod a praktické znalosti z oblasti počítačového vyhodnocování experimentů.
Prerekvizity:
Znalost fyzikálních zákonů z oblasti termodynamiky, přenosu tepla, mechaniky tekutin a optiky.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět zahrnuje speciální experimentální měřicí metody v technice prostředí a optické vizualizační a měřicí metody, které se uplatní při měření proudových, teplotních a koncentračních polí včetně přenosu tepla a látky konvekcí, při měření částic v tekutinách a při měření teplot, deformací a vibrací povrchů. Výsledky lze využít pro dosažení optimálních parametrů vytápěcích, větracích a klimatizačních zařízení. Jde o metody měření tepelného stavu prostředí, účinnosti větrání, termovizní měření, optické měřicí metody (LDA, PIV aj.), optické vizualizační a měřicí metody (stínové, clonkové, interferometrické - včetně holografie), ale i jednodušší praktické vizualizační metody.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Pro udělení zápočtu je nutné řádně absolvovat všechna laboratorní, počítačová a výpočtová cvičení a odevzdat zpracované elaboráty z laboratorních měření. Zkouška je písemná a ústní konaná v jednom dni a hodnocení zahrnuje projevené teoretické znalosti s přihlédnutím k praktickým schopnostem studenta v laboratorních cvičeních a s přihlédnutím ke kvalitě zpracovaných elaborátů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Výuka je kontrolována v laboratorních cvičeních formou elaborátů a kontrolou počítačového zpracování vizualizačních záznamů.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Měření stavu mikroklimatu a tepelné pohody prostředí.
Výzkum větrání pomocí stopových plynů a částic.
Vizualizační a optické metody. Holografie.
LDA. PIV.
Interferometrie pro objekty odrážející záření.
Teorie a praxe termovizních měření.
Stínové a clonkové metody (přestup tepla, vzduchové proudy).
Interferometrie v mechanice tekutin a přestupu tepla (desk. radiátory).
Záznam a zpracování obrazů (T-pole v místnosti).
Vyhodnocování interferenčního řádu z interferogramů (proudění z vyústek).
Vyhodnocování indexu lomu z interferogramů.
Vyjádření hustoty a teplot z indexu lomu.
Teorie podobnosti.
    Laboratorní cvičení Bezpečnostní předpisy a metody práce. Výukové videozáznamy.
Měření vlhkosti vzduchu. Měření střední radiační teploty.
Měření rychlosti proudění vzduchu. Měření tepelné pohody.
Měření klimatizační jednotky.
Měření 'T', 'w' v okolí vyústky.
Měření vyústky pomocí PIV.
Termovizní měření.
Topografie moaré metodou. Vizualizace vzduch. proudu stínovou metodou.
Interferometrické měření přestupu tepla z deskových otopných těles.
Práce se software Interfer-Visual.
Vyhodnocení přestupu tepla z deskových otopných těles (na PC).
Vyhodnocení trajektorie neizotermního proudu vzduchu z vyústky (na PC).
Zápočty.
Literatura - základní:
1. Hauf,W. - Grigull,U.: Optical methods in heat transfer. In: Advances in heat transfer. Academic Press, London 1970.
2. Adrian, R. J., & Westerweel, J. (2011). Particle image velocimetry (No. 30). Cambridge University Press.
3. SMITS, A. J. a LIM, T. T. Flow Visualization: Techniques and examples. London: Imperial College Press, 2003. ISBN 1-86094-193-1.
4. Kopecký Václav, Laserová anemometrie v mechanice tekutin / Brno : Tribun EU, 2008
5. Settles, G. S.: Schlieren and Shadowgraph Techniques. Springer-Verlag Berlin 2001.
6. Tropea, C., Yarin, A.L., Foss, J.F., 2007. Springer Handbook of Experimental Fluid Mechanics. Springer, Berlin.
7. “Laser Doppler Anemometry”, Massachusetts Institute of Technology, [Online], http://web.mit.edu/
8. Albrecht, H.-E., 2003. Laser Doppler and Phase Doppler Measurement Techniques. Springer, Berlin, New York.
9. LDA [online]. 5.2.2011 [cit. 2011-04-03]. VUT Fakulta stavební – Ústav vodních staveb. Dostupné z: < http://www.fce.vutbr.cz/VST/zubik.p/zkladn1.htm >
10. M. Samimy (Author), K. S. Breuer (Author), L. G. Leal (Author), P. H. Steen (Author) A Gallery of Fluid Motion 1st Edition
11. Raffel, M., Willert, C. E., & Kompenhans, J. (1998). Particle image velocimetry: a practical guide. Springer.
Literatura - doporučená:
1. PAVELEK, M., JANOTKOVÁ, E., ŠTĚTINA, J. Vizualizační a optické měřicí metody. 2. vydání. Brno, Květen 2007. Dostupné z: .
2. Pavelek, M. - Štětina, J.: Experimentální metody v technice prostředí. Skripta. VUT Brno 2007.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-ETI-P prezenční studium ENI Energetické inženýrství -- zá,zk 4 Povinně volitelný 2 2 L
N-ETI-P prezenční studium FLI Fluidní inženýrství -- zá,zk 4 Povinně volitelný 2 2 L
N-ETI-P prezenční studium TEP Technika prostředí -- zá,zk 4 Povinně volitelný 2 2 L