Sadržaj predmeta

Mehanika fluida I B

Šifra:

17463

Kratica:

MF-1B

Visoko učilište:

Fakultet strojarstva i brodogradnje

ECTS bodovi:

6.0

Opterećenje:

30(V) + 45(P)

Nositelji:

prof. dr. sc. Nastia Degiuli

Izvođači:

dr. sc. Ivana Martić (V, P)

prof. dr. sc. Nastia Degiuli (P)

Opis predmeta:

Ciljevi predmeta: Upoznavanje s osnovnim zakonima klasične fizike kao osnove za analizu širokog područja problema mehanike fluida. Analiza osnovnih zakona u integralnom i diferencijalnom obliku. Primjena integralnih metoda u analizi i projektiranju sistema u kojima je fluid radni medij. Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije koje su potrebne za predmet: Položen ispit iz Matematike II i Mehanike II. Obaveze studenata: Prisustvovanje predavanjima i vježbama. Ocjenjivanje i vrednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu: Kolokviji (ili pismeni ispit), usmeni ispit. Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje izlaznih znanja, vještina i kompetencija: Pohađanje nastave, aktivnost na nastavi, rasprave tijekom nastave, domaće zadaće, kolokviji, završni ispit (pismeni i usmeni) Nakon uspješno savladanog kolegija student će moći (ishodi učenja): Analizirati fizikalno značenje osnovnih zakona i jednadžbi mehanike fluida. Proračunati sile tlaka na ravne i zakrivljene površine. Ustanoviti pravocrtno translacijsko i rotacijsko gibanje. Razlikovati stacionarno i nestacionarno istjecanja iz spremnika. Procijeniti visinu dobave, moment i snagu turbostroja. Preporučiti bezdimenzijske parametre. Kategorizirati hidraulički proračun cjevovoda. Nacrtati geodetsku, hidrauličku gradijentnu i energetsku liniju. Razviti sposobnost za rješavanjem problema vezanih uz područje mehanike fluida. Osmisliti projekte vezane za različite probleme koji uključuju mehaniku fluida. Predavanja 1. Matematičke osnove: indeksna notacija, operacije s kartezijskim tenzorima. 2. Fizikalne osnove: koncept kontinuuma, osnovne fizikalne veličine. 3. Statika fluida: sile u fluidu, masene sile, površinske sile, vektor naprezanja, tenzor naprezanja. 4. Osnovna jednadžba statike fluida. Ravnoteža nestlaačivog fluida u polju sile teže. Apsolutni i manometarski tlak, vakuum. Mjerenje tlaka, hidrostatski manometri. 5. Sila tlaka na ravne i zakrivljene površine. Hidrostatski uzgon. Statička stabilnost potpuno uronjenog tijela i tijela koje pliva slobodnom površinom. Metacentarska visina. Ravnoteža fluida u relativnom mirovanju. 6. Kinematika fluida: Lagrangeov i Eulerov opis strujanja, materijalna derivacija, brzina, ubrzanje. Trajektorije, strujnice, vrtlo nice. Analiza gibanja čestice fluida. Fizikalna interpretacija tenzora brzine deformacije i tenzora vrtlo nosti. Strujna i vrtlo na cijev. 7. kolokvij 8. Dinamika fluida: Integralni oblici zakona održanja mase, količiine gibanja, momenta količine gibanja i energije. Konstitutivne jednadžbe: Newtonov zakon viskoznosti, Fourierov zakon toplinske vodljivosti, termodinamičke jednadžbe stanja. 9. Osnovne jednadžbe za jednodimenzijsko strujanje. Bernoullijeva jednad ba i modificirana Bernoullijeva jednad baprimjene. Geodetska, hidraulička gradijentna i energetska linija. Istjecanje kroz otvore na spremniku. 10. Hidrodinamički instrumenti za mjerenje brzine strujanja i protoka: Pitotova cijev, PitotPrandtlova cijev, Venturijeva cijev, mjerna sapnica, mjerna dijafragma, mjerna brana. Kavitacija. 11. kolokvij 12. Jednadžba količine gibanja i momenta količiine gibanja s primjenom na turbostrojeve. Bernoullijeva jednadžba za rotirajuću strujnu cijev. Osnovna Eulerova jednadžba za turbostrojeve. 13. Dimenzijska analiza i hidrodinamička sličnost. Fizikalne veličine, osnovna jednadžba metrologije, dimenzije i jedinice. Bridgmanova jednadžba. Teorem homogenosti. Pi teorem. Hidrodinamička sličnost: geometrijska, kinematička i dinamička sličnost. Bezdimenzijske značajke u mehanici fluida. Strujanje oko uronjenog tijela, otpor forme i koeficijenti otpora. 14. Hidrodinamički proračun cjevovoda: strujanje u cijevima kružnog presjeka, linijski i lokalni gubici, Moodyjev dijagram, cijevi presjeka različitog od kružnog, hidraulički radijus, proračun pada tlaka, protoka i promjera. Strujanje u otvorenim kanalima. 15. kolokvij Vježbe 1. Primjeri vektorskog i tenzorskog računa. Indeksna notacija. 2. Primjene integralnih teorema. 3. Određivanja tenzora naprezanja, vektora naprezanja i komponenata vektora naprezanja. Mohrova kružnica. 4. Mjerenje tlaka, hidrostatski manometri, hidraulička dizalica. 5. Određivanje sile tlaka na ravne površine. 6. Određivanje sile tlaka na zakrivljene površine. Proračun sile uzgona. Statička stabilnost amfibijskog vozila. 7. Primjeri pravocrtnog translacijskog i rotacijskog gibanja. 8. Primjeri Lagrangeovog i Eulerovog opisa strujanja. Određivanje trajektorija, strujnica i vrtložnica. 9. Stacionarno i nestacionarno istjecanja iz spremnika. 10. Primjeri mjerenja brzine strujanja i protoka. Kavitacija. 11. Primjena zakona količine gibanja 12. Određivanje visine dobave, momenta i snage turbostrojeva. 13. Određivanje dimenzijske zavisnosti i nezavisnosti i bezdimezijskih parametara. Primjena Pi teorema. Određivanje bezdimenzijskih parametara kod problema otpora broda. 14. Primjeri hidrauličkog proračuna jednostavnih cjevovoda. Cijevi kružnog presjeka i presjeka različitog od kružnog. 15. Primjeri hidrauličkog proračuna cjevovoda. Crtanje geodetske, hidrauličke gradijentne i energetske linije. Primjeri strujanja u otvorenom kanalu.

Jezici izvođenja nastave:

Hrvatski

Obavezna literatura:

1. Degiuli, N., Werner, A., Mehanika fluida I, digitalna predavanja, 2009.

2. Fancev, M., Mehanika fluida, Tehnička enciklopedija, tom 8, Zagreb, 1982.

3. Doliner, Z., Podloge za predavanja iz Mehanike fluida I, rukopis, FSB, Zagreb, str. 198.

4. White, F.M., Fluid Mechanics, Mc Graw-Hill, New York, 1987.

Preporučena literatura:

5. Spurk, J. H., Aksel, N., Fluid Mechanics, Springer, 2008.

6. Spurk, J. H., Fluid Mechanics, Problems and Solutions, Springer, 1997.

7. Shames, I. H., Mechanics of fluids, Mc Graw-Hill, New York, 1962.

8. Loitsyansky, L. G., Mechanics of Liquids and Gases, Begell House, New York,1995.

9. Fox, R. W., McDonald, A. T., Introduction to Fluid Mechanics, John Wiley and Sons, New York, 1978.

10. Batchelor, G. K., An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press, 1977.

11. Munson, B.R., Huebsch, W. W., Rothmayer, A. P., Fundamentals of Fluid Mechanics, 7th Edition, John Wiley and Sons, 2012.

Preduvjeti za upis predmeta:

Matematika II (položen)

Mehanika II (položen)

Preduvjeti za polaganje predmeta:

Matematika II (položen)

Mehanika II (položen)

Predmet u nastavnom programu:

Šifra studija	Naziv studija	Razina studija	Semestar izvođenja	Obavezni/Izborni
5	Brodogradnja	prijediplomski	4	obavezni

* predmet se ne predaje u tom semestru

Legenda

P - Predavanja

V - Vježbe