Механика флуида М

ID: 0685
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Црнојевић Ђ. Цветко
извођачи: Црнојевић Ђ. Цветко
контакт особа: Црнојевић Ђ. Цветко
ниво студија: мастер академске студије
ЕСПБ: 6
облик завршног испита: писмени+усмени
катедра: катедра за механику флуида

извођења

циљ

Циљ изучавања предмета је упознавање студента са основним принципима и законима у области науке о струјању. Суштинско разумевање фундаменталних једначина механике флуида омогућава студенту како њихову успешну примену у пракси и циљу решавања конкретних инжењерских проблема, тако и његов даљи научно-стручни развој.

исход

Савладавањем студијског програма из механике флуида студент стиче знања о основним законима: одржања масе - једначини континуитета, кретања - Навије-Стоксовим једначинама и одржања енергије и њиховим трансформисаним облицима и начинима упрошћавања при појединим класама проблема. Применом теорије сличности студент се упознаје и овладава са свим релевантним бездимензијским бројевима који се јављају при транспорту флуида или енергије. Методом димензијске анализе овладава се начином једнаставног доласка до важних инжењерски прихватљивих израза када то теоријски није могуће. Овладава се методама прорачуна специјалне класе невискозних дводимензијских потенцијалних струјања у сложеним случајевима унутрашњих и спољашњих струјања. Овладава се начином прорачуна силе узгона која делује на тело-аеропрофил у струји невискозног флуида. Посебан инжењерски исход учења јесте овладавањем прорачуном једнодимензијских струјања гасова у млазницима и цевоводима – случајеви изотермског и адијабатског стујања и струјања гаса у размењивачима топлоте. Упознавањем са теоријом граничног слоја студент зна да прорачуна струјно поље у једноставнијим случајевима применом интегралне методе и да одреди силу отпора опструјаваног тела. На основу проучавања турбулентног струјања студент зна основну структуру турбуленције, енергетски спектар Колмогорова, Рејнолдсове једначине, основне начине моделирања турбулентних напона и примену у циљу одређивања коефицијента трења у хидраулички глатким и хидраулички потпуно храпавим цевима.

садржај теоријске наставе

Физичко-математичке основе механике флуида. Силе, опште стање напона и напонски модели флуида. Опште једнaчине механике флуида. Закони одржања: масе, импулса и енергије. Динамика невискозног флуида: Раванска и осносиметрична струјања, струјна функција и Коши-Риманове једначине. Примена функција комплексне променљиве, комплексни потенцијал и комплексна брзина. Извор у праволинијској струји, двопол, циклично и ациклично опструјавање кружног цилиндра. Силе на телу у струји невискозног флуида, комплексно пресликавање, опструјавање тела облика аеропрофила, услов Кута-Жуковског. Динамика вискозног флуида. Навије-Стоксве једначине. Тачна решења Н-С једначина, струјање у кружним цевима, струјање око сферног тела. Основи теорије хидродинамичког подмазивања. Турбулентна струјања нестишљивог флуида. Рејнолдсове једначине. Моделирање турбулентних напна. Развијени турбулентни профил брзине. Турбулентно струјање у хидраулички глатким и хидраулички храпавим цевима. Слободан турбулентни млаз. Теорија граничног слоја, Прандтлове једначине, гранични слој на равној плочи, примена интегралних метода за прорачун граничног слоја, метода Полхаузена. Једнодимензијска струјања флуида. Основне једначине једнодимензијског струјања флуида. Једнодимензијско струјање вискозног нестишљивог флуида. Кавитација. Хидраулички удар: брзина звука у еластичним цевима, мере за ублажавање последица хидрауличког удара. Примена закона о промени количине кретања, турбореактивни млазни мотор, Ојлера једначина за турбомашине, Пелтонова турбина. Једнодимензијско струјање стишљивог флуида. Брзина звука, Махов број, разлика између дозвучног и надзвучног струјања гасова, једначина енергије, тоталне и критичне вредности физичких величина, струјање невискозног гаса са разменом топлоте. Теорија ударних таласа, Прантлова релација, мерења у струји гаса. Адијабатско и изотермско струјање гасова у цевима. Струјања гасова кроз конвергентни, Лавалов млазник и надзвучни дифузор. Основи нумеричке механике флуида.

садржај практичне наставе

Једнодимензијска струјања невискозног флуида у цевоводима, прорачун сложених цевовода. Хидро удар. Једнодимензијска струјања стишлјивог флуида у цевима и млазницима. Изотермско и адијабатско струјање са трењем. Струјање у малзницима. Прав ударни талас. Димензијска анализа. Одређивање силе отпора и узгона опструјаваног тела. Раванска струјања невискозног флуида. Струјна функција, потенцијал, комплексна брзина. Конформно пресликавање. Тачна решења Навије-Стоксових једначина. Турбулентна струјања у цевима, каналима и млазевима. Примена интегралне методе за прорачун граничног слоја.

услов похађања

Да је студент на претходном нивоу студија положио предмет који садржи основе механике флуида.

ресурси

Књиге наставника Катедре, збирке задатака наставника Катедре, лабораторијска опрема и инсталације.

фонд часова

укупан фонд часова: 75

активна настава (теоријска)

ново градиво: 20
разрада и примери (рекапитулација): 10

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 26
лабораторијске вежбе: 4
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 0
консултације: 0
дискусија/радионица: 0
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 0
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 2
преглед и оцена семинарских радова: 0
преглед и оцена пројекта: 0
колоквијум са оцењивањем: 5
тест са оцењивањем: 3
завршни испит: 5

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 5
тест/колоквијум: 45
лабораторијска вежбања: 10
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 0
завршни испит: 40
услов за излазак на испит (потребан број поена): 20

литература

Црнојевић Ц., (2014): Механика флуида, Машински факултет, Београд.; Чантрак С., (2013): Хидродинамика, Машински факултет; Ђорђевић В., (2000): Динамика једнодимензијских струјања флуида, Машински факултет, Београд.; Црнојевић Ц., (1998): Kласична и уљна хидрауликa. Машински факултет, Београд.; Чантрак С., Бенишек М., Павловић М., Марјановић П., Црнојевић Ц.: Механика флуида, теорија и пракса, Машински факултет, Београд, 2005.;