Mechanika płynów

stacjonarne

jednolite magisterskie

obowiązkowy

W 16/+, C 12/+, L 8/+, razem: 36 godz.

Matematyka 1 i 2 / wymagania wstępne: liniowe równania algebraiczne i układy równań, płaskie i przestrzenne układy współrzędnych, rachunek różniczkowy i całkowy.

Podstawy grafiki inżynierskiej / umiejętność tworzenia schematów stanowisk laboratoryjnych z uwzględnieniem podstawowych zasad tworzenia inżynierskiej dokumentacji technicznej.

Mechanika techniczna 1 / kinematyka punktu materialnego i bryły sztywnej. Obliczanie obciążeń skupionych i ciągłych. Wyznaczanie momentu siły.

mechanika i budowa maszyn / wszystkie specjalności

dr inż. Arkadiusz Rubiec

1. Udział w wykładach / 16

2. Udział w laboratoriach / 8

3. Udział w ćwiczeniach / 12

4. Udział w seminariach / 0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 12

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 12

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 12

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0

9. Realizacja projektu / 0

10. Udział w konsultacjach / 6

11. Przygotowanie do egzaminu / 0

12. Przygotowanie do zaliczenia / 12

13. Udział w egzaminie / 0

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 90 godz./ 3,0 ECTS przyjęto 2,5 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 42 godz./ 1,5 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową/ 2,0 ECTS

Przedmiot mechaniki płynów. Pola skalarne i wektorowe w mechanice płynów. Statyka płynów. Wyznaczanie naporu cieczy na ściany pionowe. Wyznaczanie naporu cieczy na ściany skośne. Równanie ciągłości i równanie ruchu płynu dla przepływu trójwymiarowego. Równanie ruchu płynu nielepkiego dla przepływu jednowymiarowego i zasada ilości ruchu w mechanice płynów. Wyznaczanie reakcji strumienia. Techniczne zagadnienia hydrostatyki. Pływalność ciał stałych. Obliczanie stateczności obiektów pływających. Określanie stateczności obiektów pływających. Opory przepływu. Wyznaczanie oporów przepływu w instalacjach hydraulicznych. Straty liniowe i miejscowe. Wyznaczenie przebiegu ciśnienia i krzywej energii przy przepływie cieczy przez połączone opory liniowe i miejscowe. Określanie wielkości strat w instalacji hydraulicznej, wartości współczynników strat oraz przebiegu linii piezometrycznej i energii.

Wykłady

1. Przedmiot mechaniki płynów / 2 godz. / Płyny – podział i ogólna charakterystyka. Podstawowe wielkości w mechanice płynów. Modele płynów. Słynne nazwiska w mechanice płynów.

2. Pole skalarne i wektorowe / 2 godz. / Istota mechaniki płynów. Skalary i wektory w mechanice płynów. Ciśnienie jako wielkość skalarna. Pola jednorodne, ustalone, nieustalone i niejednorodne. Pole prędkości jako przykład pola wektorowego. Wydatek objętościowy strugi. Gradient skalara. Potencjał pola wektorowego. Klasyfikacja przepływów.

3. Napór cieczy na ścianki zbiorników / 2 godz. / Statyczne oddziaływanie cieczy na powierzchnie w inżynierii. Definicja siły naporu. Ciśnienie hydrostatyczne panujące na głębokości – paradoks hydrostatyczny. Rozkład ciśnienia hydrostatycznego oddziałującego na ściankę pionową. Ciśnienie zastępcze i warunki wzajemnej równoważności. Napór cieczy na ściankę prostokątną i trójkątną. Pojęcie środka naporu.

4. Pływalność ciał stałych / 2 godz. / Pojęcia ogólne: prawo Archimedesa, wypór, środek wyporu, wodnica pływania, metacentrum, wysokość metacentryczna. Stateczność pływania, warunki stateczności.

5. Równanie ciągłości i Eulera / 1 godz. / Istota ciągłości i równanie ciągłości przepływu. Praktyczne wykorzystanie równania ciągłości do określania prędkości przepływu w instalacjach hydraulicznych. Równanie ruchu płynu nielepkiego (Eulera). Prawo Pascala.

6. Równanie Bernoulliego / 1 godz. / Energia kinetyczna i potencjalna płynu. Postać energetyczna, wysokościowa i ciśnieniowa równania Bernoulliego. Procedura wykorzystania równania Bernoulliego. Praktyczne wykorzystanie równania Bernoulliego.

7. Równania dla płynu lepkiego. / 1 godz. / Istota tarcia wewnętrznego w płynach lepkich. Modyfikacja równania Bernoulliego dla płynów lepkich. Równanie Naviera – Stokesa.

8. Przepływ płynu lepkiego przez rurociągi / 3 godz. / Doświadczenie Reynolds’a. Przepływ laminarny i turbulentny. Liczba Reynolds’a. Prawo Hagena – Poisseuille’a. Straty liniowe w rurociągach. Współczynnik strat liniowych dla rur gładkich i chropowatych. Straty miejscowe. Współczynnik strat miejscowych. Praktyczne wykorzystanie zmodyfikowanej postaci równania Bernoulliego. Linie spadku energii i linie ciśnień.

9. Kolokwium zaliczeniowe / 2 godz. / Rozwiązanie sprawdzianu zaliczeniowego.

Ćwiczenia

1. Obliczanie naporu cieczy na ściany poziome, pionowe i skośne / 4 godz. / Wyznaczanie ciśnienia panującego na danej głębokości i rozkładu ciśnienia. Praktyczne wykorzystanie paradoksu hydrostatycznego. Oddziaływanie cieczy na ściany.

2. Obliczanie stateczności obiektów pływających / 2 godz. / Wyznaczanie wyporu, położenia środka wyporu, wodnicy pływania, położenia metacentrum i wartości wysokości metacentrycznej.

3. Obliczanie oporów przepływu w instalacjach hydraulicznych / 4 godz. / Wykorzystanie równania Bernoulliego dla płynów lepkich. Wyznaczanie liczby Reynolds’a. Określanie charakteru przepływu. Obliczanie strat liniowych i miejscowych w rurociągach gładkich i chropowatych. Zastosowanie prawa Hagena – Poisseuille’a. Obliczanie prędkości przepływu w rurociągach.

4. Wyznaczanie przebiegu ciśnienia i krzywej energii przy przepływie cieczy przez połączone opory liniowe i miejscowe / 2 godz. / Obliczanie wartości wielkości niezbędnych do wykreślenia linii spadku energii i przebiegu ciśnienia w instalacji hydraulicznej oraz ich wykreślanie.

Laboratoria

1. Badanie pływalności ciał / 2 godz. / Doświadczalne określanie wyporu i wysokości metacentrycznej.

2. Wyznaczanie reakcji strumienia na płyty / 3 godz. / Doświadczalne określanie wartości naporu dynamicznego płynu.

3. Badanie oporów przepływu w przewodach / 3 godz. / Doświadczalne określanie wartości strat liniowych przy przepływie laminarnym i turbulentnym.

Podstawowa:

1. Puzylewski R.: Podstawy mechaniki płynów i hydrauliki. PWN. 2000

2. Chlebny B.: Mechanika płynów. Skrypt WAT. 2003

3. Bukowski J.: Mechanika płynów. PWN. Warszawa 1976

Uzupełniająca:

1. Gryboś R.: Podstawy mechaniki płynów. PWN. Warszawa 1989

W1 / ma pogłębioną wiedzę teoretyczną w zakresie wykorzystania podstawowych praw i równań mechaniki płynów w rozwiązywaniu problemów inżynierskich/ K_W14

W2 / posiada wiedzę w zakresie zjawisk związanych z mechaniką płynów zachodzących w urządzeniach hydraulicznych i pneumatycznych / K_W22

U1 / potrafi formułować i rozwiązywać problemy dotyczące mechaniki i budowy maszyn, wykorzystując w sposób krytyczny wiedzę związaną z mechaniką płynów / K_U01

U2 / potrafi posługiwać się w sposób praktyczny metodami analitycznymi i doświadczalnymi Mechaniki płynów przy rozwiązywaniu problemów inżynierskich związanych z mechaniką i budową maszyn / K_U09, Inż._P7S_UW

K1 / jest gotów do krytycznej oceny posiadanej wiedzy w zakresie mechaniki płynów, ciągłego jej pogłębiania a także w przypadku jej braku zasięgania opinii ekspertów przy trudnościach w rozwiązywaniu złożonych problemów / K_K01

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: ocen cząstkowych uzyskanych z krótkich sprawdzianów pisemnych przeprowadzanych na początku każdych ćwiczeń, aktywności na zajęciach oraz odpowiedzi przy tablicy.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: sprawdzianów na początku każdych zajęć oraz oceny uzyskanej ze sprawozdań z badań.

Egzamin/zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie pisemnej – rozwiązanie testu zaliczeniowego.

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych.