Potenciální proudění

Podobné dokumenty
Václav Uruba home.zcu.cz/~uruba ZČU FSt, KKE Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i., ČVUT v Praze, FS, UK MFF

Dynamika tekutin popisuje kinematiku (pohyb částice v času a prostoru) a silové působení v tekutině.

Skalární a vektorový popis silového pole

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Základní rovnice. - laminární tok -

2. Kinematika bodu a tělesa

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2017) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

1 Rozdělení mechaniky a její náplň

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Transformujte diferenciální výraz x f x + y f do polárních souřadnic r a ϕ, které jsou definovány vztahy x = r cos ϕ a y = r sin ϕ.

4. Napjatost v bodě tělesa

VEKTOROVÁ POLE Otázky

Momenty setrvačnosti a deviační momenty

KLASICKÁ MECHANIKA. Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny.

Vybrané kapitoly z matematiky

Parametrické rovnice křivky

BIOMECHANIKA KINEMATIKA

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P03 MECHANIKA TUHÝCH TĚLES

5. Statika poloha střediska sil

CVIČENÍ č. 7 BERNOULLIHO ROVNICE

Matematika pro chemické inženýry

CVIČENÍ č. 10 VĚTA O ZMĚNĚ TOKU HYBNOSTI

Kinematika tuhého tělesa. Pohyb tělesa v rovině a v prostoru, posuvný a rotační pohyb

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

1141 HYA (Hydraulika)

VEKTOROVÁ POLE VEKTOROVÁ POLE

1 Analytická geometrie

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

MATEMATIKA III. π π π. Program - Dvojný integrál. 1. Vypočtěte dvojrozměrné integrály v obdélníku D: ( ), (, ): 0,1, 0,3, (2 4 ), (, ) : 1,3, 1,1,

Skládání různoběžných kmitů. Skládání kolmých kmitů. 1) harmonické kmity stejné frekvence :

Příklady z teoretické mechaniky pro domácí počítání

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek ( 2015)

Hydromechanické procesy Obtékání těles

Geometrické transformace pomocí matic

PŘÍKLADY K MATEMATICE 3

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

F n = F 1 n 1 + F 2 n 2 + F 3 n 3.

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek v letech

Parametrická rovnice přímky v rovině

Plošný integrál Studijní text, 16. května Plošný integrál

Základy fyziky + opakovaná výuka Fyziky I

Cvičení F2070 Elektřina a magnetismus

6. Mechanika kapalin a plynů

+ 2y. a y = 1 x 2. du x = nxn 1 f(u) 2x n 3 yf (u)

Práce, energie a další mechanické veličiny

obecná rovnice kružnice a x 2 b y 2 c x d y e=0 1. Napište rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem A[-3;2].

ELEKTRICKÝ PROUD ELEKTRICKÝ ODPOR (REZISTANCE) REZISTIVITA

Pokud proudění splňuje všechny výše vypsané atributy, lze o něm prohlásit, že je turbulentní (atributy je třeba znát).

Matematika 1 MA1. 1 Analytická geometrie v prostoru - základní pojmy. 4 Vzdálenosti. 12. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 32

Přednášky z předmětu Aplikovaná matematika, rok 2012

MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA

1 Tuhé těleso a jeho pohyb

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Základy letadlové techniky Ivan Jeřábek

Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64, 37021

y = 2x2 + 10xy + 5. (a) = 7. y Úloha 2.: Určete rovnici tečné roviny a normály ke grafu funkce f = f(x, y) v bodě (a, f(a)). f(x, y) = x, a = (1, 1).

Prizmatické prutové prvky zatížené objemovou změnou po výšce průřezu (teplota, vlhkost, smrštění )

F - Mechanika tuhého tělesa

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

Gyrační poloměr jako invariant relativistického pohybu. 2 Nerovnoměrný pohyb po kružnici v R 2

Obsah. 2 Moment síly Dvojice sil Rozklad sil 4. 6 Rovnováha 5. 7 Kinetická energie tuhého tělesa 6. 8 Jednoduché stroje 8

Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr

Otázku, kterými body prochází větev implicitní funkce řeší následující věta.

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y].

Mechanika kapalin a plynů

Studentská tvůrčí činnost D modelování vírových struktur v rozváděcí turbínové lopatkové mříži. David Jícha

Lineární zobrazení. 1. A(x y) = A(x) A(y) (vlastnost aditivity) 2. A(α x) = α A(x) (vlastnost homogenity)

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P02 DYNAMIKA HMOTNÉHO BODU

Václav Uruba home.zcu.cz/~uruba ZČU FSt, KKE Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i., ČVUT v Praze, FS, UK MFF

Fyzika 2 - rámcové příklady Magnetické pole - síla na vodič, moment na smyčku

geometrická (trigonometrická, nebo goniometrická) metoda (podstata, vhodnost)

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Okruhy, pojmy a průvodce přípravou na semestrální zkoušku v otázkách. Mechanika

Hydromechanické procesy Hydrostatika

4.2.3 ŠÍŘE FREKVENČNÍHO PÁSMA CHOROVÉHO ELEMENTU A DISTRIBUČNÍ FUNKCE VLNOVÝCH NORMÁL

13. cvičení z Matematické analýzy 2

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

15 MECHANIKA IDEÁLNÍCH TEKUTIN. Hydrostatika ideální kapaliny Hydrodynamika ideální tekutiny

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

Matematika I 12a Euklidovská geometrie

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

D I F E R E N C I Á L N Í O P E R Á T O R Y V E K T O R O V É A N A L Ý Z Y

2.5 Rovnováha rovinné soustavy sil

Počty testových úloh

FYZIKA I. Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený rotační pohyb

1. Dva dlouhé přímé rovnoběžné vodiče vzdálené od sebe 0,75 cm leží kolmo k rovine obrázku 1. Vodičem 1 protéká proud o velikosti 6,5A směrem od nás.

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

Výsledný tvar obecné B rce je ve žlutém rámečku

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

Úvod do analytické mechaniky

1.1 Napište středovou rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem

3.4.2 Rovnováha Rovnováha u centrální rovinné silové soustavy nastává v případě, že výsledná síla nahrazující soustavu je rovna nule. Tedy. Obr.17.

Matematika III. Miroslava Dubcová, Drahoslava Janovská, Daniel Turzík. Ústav matematiky

19 Eukleidovský bodový prostor

Matematická analýza III.

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

Okruhy problémů k teoretické části zkoušky Téma 1: Základní pojmy Stavební statiky a soustavy sil

Transkript:

Hydromechanické procesy Potenciální proudění + plíživé obtékání koule M. Jahoda

Proudění tekutiny Pohyby elementu tekutiny 2 čas t čas t + dt obecný pohyb posunutí lineární deformace rotace úhlová deformace

Pohyby elementu tekutiny Lineární pohyb 3 Nejjednodušší forma pohybu - element se pohybuje jako pevné těleso

Pohyby elementu tekutiny 4 Lineární deformace Gradienty rychlosti mohou způsobit lineární deformaci elementu tekutiny; změnu velikosti elementu. Změna objemu: Rychlost změny v jednom směru na jednotku objemu: Lineární deformace je NULOVÁ pro nestlačitelné tekutiny.

Pohyby elementu tekutiny 5 Úhlová deformace - úhlová rychlost přímky OA - úhlová rychlost přímky OB

Pohyby elementu tekutiny 6 Úhlová rotace Rotace kolem osy z je definována jako průměrné úhlové rychlosti a Levotočivá rotace kolem osy z kolem osy x vektor rotace kolem osy y

Popis proudění, 3D Proudnice je trajektorie pohybu jednotlivých částic při proudění kapalin znázorňují okamžitý stav proudění, jsou obdobou silokřivek v silovém poli libovolným bodem v prostoru při ustáleném proudění prochází jen jedna proudnice (proudnice se nemohou protínat) pohyb tekutiny podél proudnice je postupný pohyb tekutiny ve směru kolmém na proudnice není možný 7 Rovnice proudnice rychlost částice v libovolném místě proudu je tečnou k proudnici rychlost proudění v bodě A rozložíme do složek, z grafického vyjádření platí Proudnice lze zviditelnit malými částicemi, které jsou tekutinou unášeny (piliny, kouř, barvivo apod.).

Potenciální proudění 8 = nejjednodušší proudění, jaké vůbec může existovat ze všech vlastností, které může proudění mít, respektuje pouze kontinuitu a setrvačnost zavedli matematici, kteří při zkoumání určitých tříd funkcí zjistili, že jejich chování odpovídá proudění tekutiny pro inženýry je však nepříjemné poněkud zvláštní názvosloví pracuje se zde se dvěma funkcemi: o proudová funkce o potenciál rychlosti ekvipotenciální čáry f = konstantní Vlastnosti nevazké nestlačitelné ustálené dvourozměrné nevířivé proudnice = konstantní Kombinace proudnic a ekvipotenciálních čar slouží k vizualizaci toku.

Proudová funkce, 2D 9 uvažujme rovinné proudění * v prostoru mezi dvěma body A a B množství proteklé tekutiny závisí jen na poloze bodu B, když A v počátku souřadné soustavy budeme považovat za pevný tok nestlačitelné tekutiny obloukem b je stejný jako obloukem a, tekutina ve vymezeném prostoru nevzniká ani nezaniká, tok je ustálený průtok ** křivkou mezi body a 1 a 2 * rovinné proudění znamená, že vektory rychlostí všech částic tekutiny leží v jedné rovině ** znaménko (+), když tekutina objem opouští, (-), když do Δ vstupuje

Proudová funkce, 2D 10 Kartézské souřadnice Proudová funkce je skalární funkce souřadnic, ke každému bodu roviny xy lze připsat určitou hodnotu Pomocí proudové funkce lze stanovit i rychlostní pole, tj. složky rychlosti v každém bodě Proudová funkce identicky splňuje rovnici kontinuity nestlačitelné tekutiny

Proudová funkce, 2D 11 Kartézské souřadnice Dosazení do 2D N-S rovnice, konst. hustota Směr X Směr Y První rovnici derivujeme ještě podle y a odečteme od ní druhou rovnici derivovanou podle x. ze dvou N-S rovnic vznikne jediná eliminujeme hnací sílu

Proudová funkce, 2D 12 Kartézské souřadnice ustálené plíživé (nevírové) proudění ustálené nevírové ustálené plíživé (nevírové) proudění

Potenciál rychlosti, 2D 13 Kartézské souřadnice Definujeme rychlostní potenciál pro nevířivý tok: dosadíme-li do rovnice kontinuity dostane se Laplaceova rovnice pro funkci f Diference potenciálu rychlosti je cirkulace. Cirkulace podél nějaké křivky se vypočte jako křivkový integrál z tečných složek rychlostí násobených přilehlými elementy křivky.

Proudová funkce 14 Sférické souřadnice, 3D sférické souřadnice v ISO značení

Navierovy-Stokesovy rovnice 15 Sférické souřadnice,3d,nestlačitelné tekutiny Zdroj: prof. F. Morison (http://www.chem.mtu.edu/~fmorriso/cm310/navier.pdf)

Plíživé obtékání koule 16 Sférické souřadnice, 3D osová symetrie => stačí pouze dvě souřadnice ustálené plíživé (nevírové) proudění Řešení okrajové podmínky: na povrchu koule je rychlost nulová daleko od tělesa Zdroj: Bird, R.B., Stewart, W.E. and Lightfoot, E.N. : Transport Phenomena, John Wiley & Sons., 2007

Plíživé obtékání koule 17 Sférické souřadnice, 3D Řešení předpoklad: vložíme získáme = lineární homogenní rovnice čtvrtého řádu Zkoušením bylo zjištěno: Z třetí okrajové podmínky: Výsledná proudová funkce: Složky rychlosti: Zdroj: Bird, R.B., Stewart, W.E. and Lightfoot, E.N. : Transport Phenomena, John Wiley & Sons., 2007

Plíživé obtékání koule 18 Sférické souřadnice, 3D Řešení složky rychlosti: + okrajové podmínky: dostaneme: Výsledné řešení složek rychlosti: Zdroj: Bird, R.B., Stewart, W.E. and Lightfoot, E.N. : Transport Phenomena, John Wiley & Sons., 2007