MP_pyt_egz

Częstochowa, dn. 14.02.2005 r.
Mechanika Płynów I
Pytania egzaminacyjne
Statyka płynów
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Własności fizyczne płynów, związek między naprężeniami a odkształceniem,
wpływ struktury cząsteczkowej na własności płynów, podział płynów na gazy i
ciecze i ich własności.
Siły występujące w płynach i ich klasyfikacja, modele płynów.
Podstawowe pojęcia i metody używane w analizie, element płynu, metoda
przekrojów.
Podstawowe równanie stanu naprężeń i wnioski zeń wypływające.
Równanie równowagi hydrostatycznej we współrzędnych prostokątnych,
najczęściej spotykane postacie równania różniczkowego hydrostatyki.
Warunki potencjalności sił masowych, algebraiczna postać równania
różniczkowego hydrostatyki.
Pojęcie ciśnienia hydrostatycznego, wyprowadzić związek opisujący ciśnienie
w polu grawitacyjnym, możliwe postaci równania.
Analiza równania różniczkowego hydrostatyki.
Postulat Stevina, zasada naczyń połączonych i wnioski zeń wypływające.
Praktyczne zastosowanie zasady naczyń połączonych – pomiar ciśnień w
gazach i cieczach, poziom odniesienia przy pomiarze ciśnień.
Prawo Pascala, wyprowadzenie i praktyczne zastosowania.
Napór cieczy na powierzchnie płaskie poziome, paradoks Stevina.
Napór cieczy na powierzchnie płaskie dowolnie zorientowane, środek naporu i
głębokość jego zanurzenia.
Napór cieczy na powierzchnie krzywoliniowe.
Prawo Archimedesa – równowaga ciał zanurzonych w cieczy.
Ogólne warunki równowagi ciał pływających, pojęcie metacentrum.
Kinematyka i dynamika płynów idealnych
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Metody analizy ruchu – związki między nimi.
Opis pola prędkości i przyspieszeń, pochodna substancjalna i jej interpretacja
fizykalna.
Pojęcia linii prądu i toru elementu, wyprowadzić równanie opisujące linię
prądu.
Pojęcie rurki prądu, zastosowanie tego pojęcia w analizie ruchu płynu.
Podać sposób dochodzenia i postać końcową równania Helmholtza na pole
prędkości w płynie, omówić sens fizykalny składowych prędkości deformacji.
Wyprowadzić równanie ciągłości ruchu płynu i przeprowadzić jego analizę dla
różnych modeli płynów.
Podać równanie Eulera opisujące ruch płynu idealnego, podać jego interpretację
fizykalną i omówić możliwe jego postaci.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Przeprowadzić analizę warunków rozwiązywalności układu równań
opisujących ruch płynu nielepkiego.
Wyprowadzić równanie Bernoulliego z równania Eulera i omówić wpływ
zastosowanych uproszczeń na obszar stosowalności uzyskanego związku.
Interpretacja fizykalna równania Bernoulliego, możliwe sposoby zamknięcia
układu (równanie ciągłości dla linii prądu).
Wnioski z równania Bernoulliego.
Pomiar ciśnień w przepływie jako praktyczna realizacja równania Bernoulliego,
sondy spiętrzające.
Ciśnienie całkowite, statyczne, dynamiczne – analogia energetyczna.
Równanie zmiany pędu dla ciągłego ośrodka płynnego, omówić jego człony
oraz rozpisać to równanie dla prostokątnego układu współrzędnych.
Wyznaczanie reakcji strumienia cieczy na ścianki dyfuzora przy wykorzystaniu
zasady zmiany pędu.
Wyznaczanie reakcji strumienia cieczy na powierzchnię ciała stałego przy
wykorzystaniu zasady zmiany pędu.
Uproszczone metody analizy ruchu płynów lepkich
w przewodach zamkniętych
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Wyprowadzić równanie Bernoulliego dla płynów lepkich, omówić podstawowe
jego ograniczenia.
Charakterystyka rozkładu prędkości w poprzecznym przekroju kanału
kołowego dla przepływu turbulentnego.
Sposób ujęcia strat na długości przewodu, wzory empiryczne, wykres
Nikuradse’go i jego interpretacja fizykalna.
Pojęcie strat lokalnych, praktyczne wykorzystanie tego pojęcia.
Sposób obliczania strat przepływu przez przewody o niekołowym przekroju
poprzecznym.
Linia piezometryczna i linia energii przy przepływach przez rurociągi,
interpretacja fizykalna.
Metoda iteracyjna obliczania przepływu cieczy przez rurociągi.
Przewody długie, praktyczne obliczenia.
Dobór właściwej średnicy przewodu dla osiągnięcia zadanego wydatku, podać
algorytm obliczeń.
Obliczenia przepływu cieczy przez przewody rozgałęzione – podać algorytm
obliczeń.
Uproszczona metoda obliczeń przepływu przez przewody rozgałęzione –
pojęcie średnicy zastępczej, metoda analityczna i graficzna.
Opis ruchu płynu lepkiego
12.
13.
Omówić sposób modyfikacji równania Eulera dla wprowadzenia sił stycznych,
podać opis stanu naprężeń na powierzchni elementu płynu.
Przeprowadzić analizę równania równowagi momentów dla elementu płynu i
podać postacie równania ruchu dla układu kartezjańskiego.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Doświadczenie Reynoldsa, dwa zasadnicze stany ruchu płynów, ich cechy
charakterystyczne i obszary stosowalności.
Wyprowadzić związek między naprężeniami i deformacjami w płynie lepkim
(metoda przybliżona).
Podać równanie opisujące ruch płynu lepkiego (równanie Naviera-Stokesa),
wyjaśnić sens fizykalny jego członów i dokonać analizy stosowalności tego
równania.
Przedstawić prawo Hagena-Poiseuille’a jako szczególną całkę równanie N-S,
wyprowadzić opis rozkładu prędkości i zależność opisującą wydatek
objętościowy.
Przedstawić praktyczne zastosowanie prawa H-P – pomiar lepkości, wartości
współczynnika strat tarcia dla przepływu laminarnego.
Analiza podobieństwa przepływów, powody jego stosowania, wyprowadzić
jego kryteria podobieństwa z bezwymiarowego równania N-S.
Przeprowadzić analizę sensu fizykalnego podstawowych kryteriów
podobieństwa stosowanych w mechanice płynów ) liczba Reynoldsa, Froude’a
Strouhala, Macha), pojęcie podobieństwa częściowego i konieczność jego
wprowadzania.