Mezní vrstvy (FSI-9MEV)

Akademický rok 2021/2022

Garant:	prof. Ing. Karol Fiľakovský, CSc.
Garantující pracoviště:	LÚ	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	čeština či angličtina
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je zopakovat a rozšířit znalosti o mezních vrstvách získané v základním studiu. Možnosti využití těchto znalostí při řešení úloh aerodynamiky letounů a při řešení úloh s využitím CFD balíků programů.
Výstupy studia a kompetence:
Absolventi kurzu získají rozšířené znalosti z mezních vrstev, které jsou základem pro pochopení proudění ve vnitřní i vnější aerodynamice.
Prerekvizity:
Základní znalostí zákonů zachování při proudění a mezních vrstev získané v předmětu Aerodynamika.
Obsah předmětu (anotace):
Úvod, definice mezní vrstvy (MV), vliv mezní vrstvy na proudění uvnitř těles (vnitřní aerodynamika) a na proudění kolem těles (vnější aerodynamika). Okrajové a počáteční podmínky pro řešení PDR při obtékání těles, historický vývoj názorů na daný problém. Laminární, přechodová a turbulentní mezní vrstva (LMV, TrMV, TMV). Nestabilita LMV, přechod LMV do TMV přes TrMV (transition). Mezní vrstvy na rovné desce, mezní vrstvy s vlivem tlakového spádu. Odtržení LMV a TMV, základní rozdíly. Vliv Reynoldsova čísla na odtržení MV. Další vlivy, vliv turbulence nabíhajícího proudu a vliv drsnosti povrchu. MV ve stlačitelné tekutině (plynu), základní rozdíly oproti nestlačitelné MV.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.
Způsob a kritéria hodnocení:
Pochopit a u ústní zkoušky prokázat hlubší znalosti o mezních vrstvách.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Samostudium vybraných kapitol s konzultacemi.
Typ (způsob) výuky:
Přednáška	10 × 2 hod.	nepovinná
Osnova:
Přednáška	1. Úvod, historie názorů na proudění v blízkosti povrchu. 2. Navier-Stokesovy rovnice (NSR) popisující proudění s vlivem viskozity. 3. Možností zjednodušení NSR na Prandtlovy rovnice pro vysoká Reynoldsova čísla. 4. Řešení Prandtlových rovnic pro rovnou desku s laminární mezní vrstvou. 5. Nestabilita laminární mezní vrstvy. 6. Laminární, přechodová a turbulentní MV (LMV, TrMV, TMV) na rovné desce. 7. Vznik turbulence, popis turbulence, modely turbulence. 8. Výpočet turbulence v mezní vrstvě. 9. Mezní vrstva s tlakovým spádem, integrální charakteristiky MV. 10. LMV a TMV při nepříznivém tlakovém gradientu, odtržení MV. 11. Vliv turbulence nabíhajícího proudu a drsnosti povrchu na MV. 12. MV s vlivem stlačitelnosti, tepelná mezní vrstva, MV a rázové vlny. 13. Modely turbulence v balících CFD programů.

Literatura - základní:
1. A.D. Young: Boundary Layers. BSP Professional Books
2. Frank. M. White: Viscous Fluid Flow. McGraw-Hill
Literatura - doporučená:
1. Doc. Ing. Ján Citavý: Mezní vrstvy. Soukromé vydání