Hydromechanika (FSI-5HY)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu Hydromechanika je seznámit studenty se základními zákony a teoriemi klasické a moderní hydromechaniky tak, aby byli schopni je aplikovat na jednoduché systémy, objasnit a předpovědět jejich chování. Úkolem je, aby si studenti uvědomili, že hydromechanika je teoretickým základem i výsledkem inženýrských disciplin.
Výstupy studia a kompetence:

Předmět Hydromechanika umožňuje studentům získat znalosti o vlastnostech tekutin, rovnováze sil v tekutinách za klidu, o pohybu tekutin v silových polích, základech hydraulických strojů, metodách řešení dynamiky a kinematiky proudových polí, obtékání těles a exper.metodách.Student se naučí řešit úlohy v hydromechnice a vytvářet modely ke studiu vybraných technických problémů.
Prerekvizity:
Obecné znalosti matematiky a fyziky na úrovni absolvovaných kurzů na FSI. Základní znalosti diferenciálního a integrálního počtu.
Obsah předmětu (anotace):
Hydromechanika má seznámit studenty se základními zákony a teoriemi mechaniky kapalin a plynů (tekutin) tak, aby byli schopni je aplikovat na jednoduché systémy, objasnit a předpovědět jejich chování. Získané znalosti jsou předpokladem pro pochopení teoretických základů moderních technických disciplin.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:

Podmínky pro udělení zápočtu : prezence ve cvičeních. Získání klasifikačního stupně E a vyššího na kontrolní práce v teoretickém cvičení, jejichž termín konání je stanoven na začátku semestru. Pokud tuto podmínku student nesplní, může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní podmínku. Absolvování všech úloh v laboratorním cvičení, splnění podmínek průběžné kontroly a odevzdání požadovaných elaborátů.
Zkouška: prověřuje znalost zákonů a jejich aplikaci na příkladech. Zkouška se skládá ze tří částí.
1. část: test - zde má student prokázat základní teoretické znalosti z přednášené láty
2. část: příklady - v této části student prokáže schopnosti řešit konkrétní příklady z hydrostatiky a hydrodynamiky
3. část: ústní - tato část není povinná a slouží k upřesnění klasifikace.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Semináře a písemné práce na cvičeních.
Účast na laboratorních cvičeních.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení  9 × 2 hod. povinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  4 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1.Úvod, základní pojmy a jednotky. Vlastnosti kapalin.
2.Hydrostatika, Eulerova rovnice hydrostatiky, Pascalův zákon, hydrostatická rovnováha
v relativním prostoru.
3.Hydrostatika, síly na plochy, metoda náhradní plochy, vztlak a plavání těles, metacentrum.
4.Hydrodynamika, úvod, základní pojmy, metody popisu kontinua. Rovnice kontinuity, Eulerova
rovnice hydrodynamiky, Bernoulliho rovnice, Věta o změně hybnosti.
5.Navier Stokesova rovnice. Turbulentní proudění, Reynoldsova rovnice.
6.Jednorozměrné proudění potrubím, předpoklady, rovnice kontinuity, aplikace Bernoulliho
rovnice, ztráty v potrubí, hydrodynamický účinek kapaliny na potrubí. Výtok z nádob,
vyprazdňování nádob.
7.Proudění v otevřených kanálech a žlabech, přepady přelivy. Výtok dlouhým potrubím,
hydraulický ráz.
8.Jednorozměrné proudění v rotujícím kanále, Eulerova turbínová věta. Rozdělení čerpadel,
Hydrodynamická čerpadla, měrná energie, výkon, účinnost, charakteristika. Pracovní bod
čerpadla. Spolupráce hydrodynamických čerpadel.
9.Hydraulické stroje – turbíny, základní rozdělení, výkon, měrná energie, kavitace.
10.Hydrodynamický účinek kapaliny na desku, výpočet Peltonovy turbíny.
11.Laminární proudění mezi rovnoběžnými deskami, v kruhovém a mezidruhovém prostoru.
12.Experiment, měření hydraulických veličin, tlak, rychlost, viskozita.
13.Teorie podobnosti, podobnostní čísla, PI teorém, měření na modelech.
    Cvičení Výpočtová cvičení v návaznosti na předchozí přednášky
    Cvičení s počítačovou podporou Příprava, absolvování a vyhodnocení laboratorních experimentů
Literatura - základní:
1. ŠOB, František. Hydromechanika. Vyd. 2. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2008. ISBN 978-80-214-3578-0.
2. Fleischner, P., Hydromechanika. Brno, VUT 1981
4. Cengel, Y., Cimbala, J.,M.,Fluid Mechanics with Student Resources, ISBN 978-0077295462
5. Munson B.,R., Young, D.,F., Okiishi, T., H., Fundamentals of Fluid Mechanics, 2006 John Wiley & Sons, Inc., ISBN 978-0-471-67582-2
Literatura - doporučená:
1. KNÍŽAT, Branislav. 800 riešených príkladov z mechaniky tekutín. V Bratislave: Slovenská technická univerzita v Bratislave, 2016. Edícia vysokoškolských učebníc (Slovenská technická univerzita). ISBN 978-80-227-4607-6.
2. Munson B.,R., Young, D.,F., Okiishi, T., H., Fundamentals of Fluid Mechanics, 2006 John Wiley & Sons, Inc., ISBN 978-0-471-67582-2
3. Cengel, Y., Cimbala, J.,M.,Fluid Mechanics with Student Resources, ISBN 978-0077295462
4. Janalík, J., Šťáva, P.,Mechanika tekutin. Ostrava, VŠB 2000
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B-VTE-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 1 3 Z
B-ENE-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 1 3 Z
B-MAI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 1 3 Z
B-STR-P prezenční studium KSB Kvalita, spolehlivost a bezpečnost -- zá,zk 6 Povinný 1 3 Z
B-STR-P prezenční studium SSZ Stavba strojů a zařízení -- zá,zk 6 Povinný 1 3 Z