Mechanika płynów - Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej

KARTA MODUŁU
Mechanika płynów
Fluid mechanics
Kierunek:
Inżynieria Środowiska
Rok studiów: II
Kod modułu: IS.
Rodzaj modułu: obligatoryjny
Punktacja ECTS: 6
Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej
.OB/07
Jednostka realizująca moduł
Semestr: 3
prof. dr hab. inż. Elżbieta Nachlik
Kierownik modułu
prof. dr hab. inż. E. Nachlik, dr hab. inż. A. Prystaj,
prof. PK, dr inż. K. Książyński (wykłady)
dr inż. Z. Gręplowska, dr inż. K. Książyński, mgr inż.
K. Baran-Gurgul, dr inż. L. Lewicki,
dr inż. A. Mączałowski, dr inż. T. Siuta (ćwiczenia
audytoryjne)
mgr inż. K. Baran-Gurgul, dr inż. L. Lewicki, dr inż. A.
Mączałowski, dr inż. T. Siuta (ćwiczenia laboratoryjne)
Skład zespołu dydaktycznego
Struktura modułu:
•
•
•
•
Wykłady
Ćwiczenia audytoryjne
Laboratorium
Praca własna studenta
godz/sem:
godz/sem:
godz/sem:
godz/sem:
30
15
15
45
Słowa kluczowe:
płyn, mechanika, hydraulika, siły parcia, przepływy swobodne i pod ciśnieniem, ruch filtracyjny
Cele i efekty kształcenia:
Cel kształcenia: przekazanie teoretycznej oraz praktycznej wiedzy w obszarze statyki i dynamiki płynów, jako
rozwinięcia fizyki w zakresie opisu własności i stanu płynu, ilościowego opisu ruchu cieczy, hydrauliki,
stanowiącej naukę stosowaną odnoszącą się do szczegółowych zagadnień inżynierskich.
Efekt kształcenia: znajomość fizycznych i formalnych podstaw mechaniki płynów na tle własności cieczy i
gazów oraz nabycie umiejętności prowadzenia obliczeń hydraulicznych w pracach projektowych z zakresu
inżynierii i gospodarki wodnej.
Wykłady (30 godz.):
Wprowadzenie do hydromechaniki: wprowadzenie do wykładów, wprowadzenie do hydromechaniki,
obciążenia działające na ciecz, własności płynów, prawo Eulera, wyprowadzenie równania równowagi
cieczy Eulera.
Ciśnienie i parcie hydrostatyczne: normalny rozkład ciśnienia, prawo Pascala, prasa hydrauliczna, Parcie na
ściany płaskie, bryła parcia, środek parcia.
Parcie na ściany zakrzywione: rozkład parcia na ścianę zakrzywioną na składowe ortotropowe, wyznaczanie
parcia na ściany zakrzywione, wyznaczanie środka parcia ściany zakrzywionej.
Pływanie ciał: pływalność ciał całkowicie zanurzonych, pływalność ciał pływających po powierzchni, wypór,
wysokość metacentryczna.
Równanie równowagi cieczy Eulera: różne sposoby zapisu i zastosowanie równania, równowaga względna
cieczy.
Kinematyka płynów: pojęcia podstawowe hydrodynamiki, pomiar ruchu płynu, opis ruchu płynu, rodzaje
ruchu płynu, geometria ruchu płynu, równanie ciągłości przepływu, ruch potencjalny cieczy.
Równanie ruchu cieczy: reżimy ruchu, wyprowadzenie równania Eulera, różne postaci równania Eulera.
Równanie Bernoulliego: Linie ciśnień i energii. Klasyfikacja rurociągów. Charakterystyka strat
hydraulicznych.
Podstawy teorii turbulencji i warstwy przyściennej: obliczanie strat na długości, obliczanie strat lokalnych,
typy zadań z rurociągów.
Przepływ ustalony w rurociągach szeregowych pod ciśnieniem: lewar, rurociąg wydatkujący po drodze.
Sieci rurociągów: projektowanie rurociągu magistralnego, obliczanie rurociągów równoległych.
Ruch jednostajny w korytach otwartych: geometria koryt otwartych, wzór manninga, koryta wielodzielne, typy
zadań z koryt otwartych.
Opis ruchu gazów: cechy gazów, równanie stanu, właściwości gazów, podstawowe równania dynamiki gazu
doskonałego, równanie termodynamiczne rozchodzenie się zaburzeń w gazach
Równanie Bernoulliego dla gazu doskonałego: wyprowadzenie równania Bernoulliego dla gazu doskonałego,
parametry spiętrzenia i parametry krytyczne, równanie Hugoniota, przepływ gazu przez dysze w ogólności,
ćwiczenia z dynamiki gazów.
Przepływ w gazociągach: izotermiczny przepływ w gazociągach, wypływ gazu przez otwory i dysze.
Ćwiczenia audytoryjne (15 godz.):
Ciśnienie hydrostatyczne: naczynia połączone, manometry cieczowe, parcie, prasa hydrauliczna.
Parcie na płaskie powierzchnie konstrukcji.
Parcie na zakrzywione powierzchnie konstrukcji.
Przepływ ustalony cieczy w połączonych szeregowo rurociągach pod ciśnieniem, lewar.
Ustalony wypływ cieczy przez otwór.
Przepływ w korytach otwartych: Formuła Manninga, określenie charakteru ruchu w kanale.
Przepływy w kolektorach. Filtracja w ośrodku porowatym.
Ćwiczenia laboratoryjne (15 godz.):
Wyznaczenie współczynnika lepkości wody wodociągowej.
Pomiar zwierciadła cieczy w naczyniu wirującym.
Wyznaczenie wysokości metacentrycznej jednostki pływającej.
Doświadczenie Reynoldsa.
Obliczanie rurociągów: obliczanie wydatku, średnicy i wysokości zasilania. (komputerowe).
Lewary.
Ruch ze swobodnym zwierciadłem w kanale i przewodzie zamkniętym. (komputerowe).
Moduły, których zaliczenie warunkuje podjęcie przedmiotowego kursu:
Matematyka I, Fizyka
Forma zaliczenia modułu:
•
•
•
Egzamin pisemny
Pozytywna ocena z ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych (warunki dopuszczenia do egzaminu)
Zasady tworzenia oceny końcowej: ocena = 0,2×L +0,4×C + 0,4×E
Podręczniki, skrypty, pomoce dydaktyczne:
•
•
•
•
•
•
•
•
Dołęga J., Rogala R., Hydraulika stosowana, Wydawn. PW: Wrocław, 1988
Z. Gręplowska Z., Zbiór zadań z przepływów w przewodach pod ciśnieniem, Wydawn. PK, 2001
Książyński K., Hydraulika. Zestawienie pojęć i wzorów stosowanych w budownictwie, Wydawn. PK., 2000
Książyński K., Jeż. P., Gręplowska Z., Tablice do obliczeń hydraulicznych, Wydawn. PK., 2002
Orzechowski Z., Prywer J., Zarzycki R., Mechanika płynów w inżynierii środowiska, WNT, 2001
Prystaj A., Zadania z hydrostatyki, Wydawn. PK, 1999
Sawicki J., Przepływy ze swobodną powierzchnią, PWN, 1998
Szuster A., Utrysko B., Hydraulika i podstawy hydromechaniki, Wydawn. PW: Warszawa, 1986