Mezní vrstvy (FSI-9MEV)

Akademický rok 2021/2022
Garant: prof. Ing. Karol Fiľakovský, CSc.  
Garantující pracoviště: 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
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr