mechanika płynów

Wojciech Sobieski: zagadnienia teoretyczne na egzamin z Mechaniki Płynów – rok akademicki 2015-2016 (semestr letni)
MECHANIKA PŁYNÓW
zagadnienia realizowane na wykładach1
Wprowadzenie: płyn, ciecz, gaz, para, ciągłość, płynność, liczba Knudsena, podział mechaniki płynów, temperatura, rodzaje energii
kinetycznej cząstek, skale temperatur, ciśnienie, nadciśnienie, podciśnienie, ciśnienie względne i bezwzględne (całkowite), ciśnienie
statyczne, ciśnienie dynamiczne, ciśnienie całkowite, gęstość, ciężar, ciężar właściwy, objętość właściwa, współczynnik ściśliwości,
temperaturowy współczynnik rozszerzalności, lepkość, modele płynów, płyny newtonowskie, współczynnik lepkości dynamicznej,
kinematyczny współczynnik lepkości, płyny reologicznie stabilne, płyny reologicznie niestabilne, turbulencja, ruch laminarny i turbulentny,
profil prędkości, liczba Reynoldsa, krytyczne wartości liczby Reynoldsa, napięcie powierzchniowe.
Statyka płynów: statyka płynów, prawo Pascala, prawo Eulera, równanie hydrostatyki, równanie powierzchni ekwipotencjalnej, ciśnienie
statyczne, jednostkowa siła masowa, prawo Archimedesa, środek ciężkości i środek wyporu, metacentrum, wysokość metacentryczna,
warunki równowagi ciała pływającego, moment prostujący, kąt krytyczny, napór hydrostatyczny, punkt przyłożenia siły naporu, napór jako
ciężar „bryły ciepkłej”, całkowita siła naporu, twierdzenie Stevina (paradoks hydrostatyczny), moment statyczny, moment bezwładności,
twierdzenie Stainera.
Dynamika płynów idealnych: dynamika płynów idelanych, płyn idealny, płyn rzeczywisty, objętościowe i masowe natężenie przepływu,
pomiar natężenia przepływu, prędkość średnia strugi, równanie ciągłości, Zasada Zachowania Energii, formy szczególne ZZE, energia
potencjalna, energia kinetyczna, energia mechaniczna, energia ciśnienia, jednostka energii, równanie Bernoulliego, analogia mechaniczna
równania Bernoulliego, wzór Torricellego, wysokość rozporządzalna, butla Mariotte'a, lewar hydrauliczny, kawitacja, ciśnienie dynamiczne,
rurka Pitota, rurka Prandtla, napór hydrodynamiczny, moc dostarczona, moc użyteczna, sprawność, koło wodne, wypływ przez przelewy,
wypływ przez duże otwory, współczynnik wypływu, nieustalony wypływ cieczy.
Dynamika płynów rzeczywistych: dynamika płynów rzeczywistych, doświadczenie Reynoldsa, doświadczenie Reynoldsa a skala zjawisk,
profil prędkości w rurze kołowej, liczba Reynoldsa, krytyczne wartości liczby Reynoldsa, promień hydrauliczny, liczby podobieństwa,
analiza wymiarowa, równanie Bernoulliego płynu rzeczywistego, straty lokalne, współczynnik strat lokalnych, straty liniowe, współczynnik
strat liniowych, algorytm obliczania strat, wykres Nikuradsego, grubość warstwy przyściennej, rura hydraulicznie gładka, przykład obliczeń
uwzględniających straty, pompa w układzie przewodów, wykres Ancony, prawo Hagena-Poiseuille'a 2, spadek hydrauliczny, spadek
piezometryczny, filtracja, prawo Darcy'ego i prawo Forchheimera, badania ośrodków porowatych – przykłady, kolmatacja, sufozja,
adwekcja, uderzenie hydrauliczne, wzór Żukowskiego, taran hydrauliczny.
Elementy teorii warstwy przyściennej: siła oporu i siła nośna, współczynnik oporu i współczynnik nośności, profil lotniczy, stery
głębokości, warstwa przyścienna, rozwój warstwy przyściennej na ściance, straty w warstwie przyściennej, teoria Prandtla, zjawisko
oderwania, paradoks d'Alemberta, opływ pod- i nadkrytyczny, struktura powierzchni a opory opływu, wpływ rodzaju ruchu na
współczynnik oporu, wiry spływowe, ścieżka von Karmana, turbulentna warstwa przyścienna, powierzchnia hydraulicznie gładka.
Podstawy teorii maszyn przepływowych: maszyna, podział maszyn, maszyna robocza i energetyczna, maszyna przepływowa i
wyporowa, maszyna prędkościowa i objętościowa, zalety i wady maszyn przepływowych i wyporowych, podział maszyn przepływowych,
kierunki przepływu przez wirnik, entalpia, energia strugi, energia strugi a równanie Bernoulliego, bilans energii maszyny przepływowej,
ciepło jednostkowe i jednostkowa praca użyteczna, sprawność maszyny przepływowej, kręt punktu materialnego, pochodna krętu punktu
materialnego, moment obrotowy maszyny wirnikowej, moc maszyny wirnikowej, praca użyteczna maszyny wirnikowej, równanie Eulera.
Transportowe maszyny robocze3: pompy, układy pompowe, wydajność rzeczywista i nominalna pompy, moc pobierana i moc użyteczna
pompy, sprawność całkowita pompy, charakterystyki hydrauliczne pomp, punkt pracy pompy, równoległa i szeregowa współpraca pomp,
regulacja wydajności pompy, kawitacja w pompach, wentylatory i dmuchawy, rozkład ciśnień w wentylatorze, straty ciśnienia w
wentylatorze, praca sprężania, moc sprężania, sprawność ogólna wentylatora, sprawność wewnętrzna i mechaniczna, punkt pracy
wentylatora, równoległa i szeregowa współpraca wentylatorów, strumienice, dyfuzor, konfuzor, przebieg zmian energii w dyfuzorze,
przebieg zmian ciśnień w dyfuzorze, maksymalny kąt rozwarcia dyfuzora, sprawność dyfuzora.
1 na szaro zaznaczone są zagadnienia nie wchodzące w zakres egzaminu
2 bez wyprowadzania wzorów – tylko założenia i wnioski
3 zagadnienia częściowo zrealizowane na laboratorium (nie wchodzą w zakres egzaminu)