Subject description - BV002UMT
Summary of Study |
Summary of Branches |
All Subject Groups |
All Subjects |
List of Roles |
Explanatory Notes
Instructions
BV002UMT | Introduction to fluid dynamics | ||
---|---|---|---|
Roles: | Extent of teaching: | 1P+1C | |
Department: | 13102 | Language of teaching: | CS |
Guarantors: | Hruška V. | Completion: | KZ |
Lecturers: | Hruška V. | Credits: | 3 |
Tutors: | Hruška V. | Semester: |
Anotation:
Úvod do mechaniky tekutin bude přehlednou formou s dostatkem času na použitý matematický aparát pokrývat úvodní kapitoly kinematiky, statiky a dynamiky tekutého kontinua. Osnova přednášek je organizována tak, aby poskytla podklad pro finální partie předmětu, ve kterých by se měly objevit aplikace relevantní pro programy FEL ČVUT, jako např. čerpadla a vrtule, tok krve, základní princip činnosti turbín (EEM). Mimo to je také pro rozhled studentů přínosné poznat v kontextu mechaniky matematický aparát, který je jinak hojně využíván v teorii elektromagnetického pole. Předmět je navržen tak, aby si student odnesl vhled do problematiky na takové úrovni, která vhodně doplňuje základní curriculum a zároveň představuje dobrý startovní bod pro specializovanější témata. Pro příklad: student z tohoto předmětu jistě nebude vybaven potřebnými znalostmi pro náročné CFD simulace turbulentního proudění při obtékání vrtule dronu nebo proudění krve v okolí žilních poruch; bude ovšem znát význam rovnic, které jsou řešeny, včetně jejich typických úskalí, bude mít povědomí o klíčových jevech a fenoménech a bude schopen hrubých kvalifikovaných odhadů o hodnotách zúčastněných veličin. Především, bude moci být poučeným partnerem při týmové spolupráci se specialisty na danou oblast.Study targets:
Náročnost, rozsah a zakončení navrhovaného předmětu jsou koncipovány s ohledem na studenty a studijní programy FEL ČVUT tak, že absolvent bude vybaven třemi hlavními kompetencemi: 1) bude chápat základy popisu kinematiky a dynamiky tekutin; 2) bude se dobře orientovat v použitém matematickém aparátu, který je relevantní i pro další předměty (např. elmag. pole); 3) bude natolik obeznámen se základní problematikou a terminologií, aby pro konkrétní problémy vlastní specializace věděl, kudy dál rozšiřovat své vzdělání nebo na jaký okruh specialistů se obrátit (turbulence, vedení tepla, turbíny a čerpadla, apod.).Content:
Předmět začíná od budování pojmu "kontinuum" a "tekutina". Pokračuje přes kinematiku tekutin a nutný matematický aparát k zákonům zachování. Z nich budou odvozeny pohybové rovnice v různých přiblíženích (viz osnovu přednášek) doplněné o typická modelová řešení.Course outlines:
1. | Pojem kontinuum, materiálová povaha tekutin, částice tekutiny, Knudsenovo číslo | |
2. | Kinematika tekutin, Eulerův a Lagrangeův popis, materiálová derivace | |
3. | Zákon zachování hmoty a hybnosti v tekutinách | |
4. | Pojem nestlačitelná tekutina, zákon zachování energie v tekutinách | |
5. | Soustava Eulerových rovnic | |
6. | Hydrostatika | |
7. | Viskozita a tepelná vodivost, základní pojmy termodynamiky v tekutinách | |
8. | Soustava Navierových-Stokesových rovnic, úvod do dějů v mezních vrstvách | |
9. | Zákon podobnosti, podobnostní čísla (Re, Ma, Sr…) a úvod do jejich inženýrských aplikací | |
10. | Bernoulliho rovnice v různých přiblíženích a její význam pro praktické odhady | |
11. | Obtékání těles, původ vztlaku, křídlo | |
12. | Problémy nelinearit v dynamice proudění, pojem turbulence | |
13. | Akustická limita Navierových-Stokesových rovnic, pojem rázová vlna, původ hluku z obtékání těles | |
14. | Shrnující pohled na problematiku, klasifikovaný zápoče |
Exercises outline:
Cvičení kopíruje témata přednášek.Literature:
Především zápisky a prezentace z přednášek a cvičení. Literatura: Brdička, Samek, Sopko: Mechanika kontinua. Academia, 2011. Bednařík: Fyzika I. ČVUT, 2011. Lautrup: Physics of continuous matter, 2nd edition. Routledge, 2011. Batchelor: An introduction to fluid dynamics, 2nd edition. Cambridge University Press, 2000.Requirements:
Docházka na cvičení a dosažení minimálně 50% úspěšnosti v celkovém bodování semestru.Keywords:
mechanika kontinua, mechanika tekutin, zákony zachování, matematické metody ve fyzice
Subject is included into these academic programs:
Program | Branch | Role | Recommended semester |
Page updated 22.3.2025 12:51:06, semester: Z,L/2025-6, Z,L/2024-5, Send comments about the content to the Administrators of the Academic Programs | Proposal and Realization: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |